JPH10302488A - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents
Non-volatile semiconductor memory deviceInfo
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- JPH10302488A JPH10302488A JP4836598A JP4836598A JPH10302488A JP H10302488 A JPH10302488 A JP H10302488A JP 4836598 A JP4836598 A JP 4836598A JP 4836598 A JP4836598 A JP 4836598A JP H10302488 A JPH10302488 A JP H10302488A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷蓄積用の浮遊
ゲート電極と制御ゲート電極とが積層された構造を有す
る記憶素子をメモリセルに用いた、電気的に書き替え可
能な不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、複数のメモ
リセルを直列に接続したNAND型EEPROM(elec
trically erasable programmable ROM)に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory using, as a memory cell, a memory element having a structure in which a floating gate electrode for charge storage and a control gate electrode are stacked. More specifically, the present invention relates to a NAND-type EEPROM (elec) in which a plurality of memory cells are connected in series.
trically erasable programmable ROM).
【0002】[0002]
【従来の技術】図1(A)は、NAND型EEPROM
の一つのメモリセル列を抜き出して示す平面図であり、
図1(B)はその等価回路図である。図2は、図1
(A)のII-II線に沿う断面図である。図3は、図1
(A)のIII-III線に沿う断面図である。2. Description of the Related Art FIG. 1A shows a NAND type EEPROM.
FIG. 2 is a plan view extracting and showing one memory cell column of FIG.
FIG. 1B is an equivalent circuit diagram thereof. FIG. 2 shows FIG.
It is sectional drawing which follows the II-II line of (A). FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view along the line III-III.
【0003】このメモリセル列は、p型半導体基板に形
成された二重拡散型Pウエル11の中に形成されてい
る。各メモリセルは、ソースおよびドレイン領域の間の
チャネル領域上に絶縁膜13,15を介して積層され
た、電荷蓄積のための浮遊ゲート電極14および制御ゲ
ート電極16を有している。但し、以下の説明において
は、メモリセルを単にセルと呼ぶこともある。図示のよ
うに、メモリセル列は制御ゲートCG1〜CG8で制御
される積層型メモリセルM1〜M8が複数個直列に列接
続され、この直列接続されたメモリセル列の両端部、即
ち、ドレインD側とソースS側にそれぞれ選択トランジ
スタS1、S2が設けられている。これら選択トランジ
スタS1、S2の選択ゲートSG1、SG2によって、
メモリセル列のビット線18および共通ソース線との接
続を制御する構成となっている。なお、図3中の17は
層間絶縁膜である。また、図2における149と169、
および1410と1610は、それぞれ図示しない領域で互
いに電気的に接続されて、選択ゲートSG1,SG2に
加工されている。[0005] This memory cell column is formed in a double diffusion type P well 11 formed on a p-type semiconductor substrate. Each memory cell has a floating gate electrode 14 for charge storage and a control gate electrode 16 which are stacked on a channel region between source and drain regions via insulating films 13 and 15. However, in the following description, a memory cell may be simply referred to as a cell. As shown in the figure, a plurality of stacked memory cells M1 to M8 controlled by control gates CG1 to CG8 are connected in series in the memory cell column, and both ends of the serially connected memory cell column, that is, the drain D Select transistors S1 and S2 are provided on the side and the source S side, respectively. By the selection gates SG1 and SG2 of these selection transistors S1 and S2,
The configuration is such that the connection with the bit line 18 and the common source line of the memory cell column is controlled. Incidentally, reference numeral 17 in FIG. 3 denotes an interlayer insulating film. Moreover, 14 in FIG. 2 9 16 9,
And 14 10 and 16 10 are electrically connected to each other in a region (not shown) and are processed into select gates SG1 and SG2.
【0004】図4は上記メモリセルにおける消去、書き
込みおよび読み出しの動作時に、各部に印加される電圧
の例を示す図である。以下、これらの動作について説明
すると共に、それに伴う問題点を説明する。FIG. 4 is a diagram showing an example of a voltage applied to each part at the time of erasing, writing and reading operations in the memory cell. Hereinafter, these operations will be described, and the accompanying problems will be described.
【0005】<データの消去>データの消去は、ビット
線BLおよびソースSをオープンとし、制御ゲートCG
および選択ゲートSGを全部0Vにバイアスし、基板W
(Pウェル層)11に消去電圧VEE(例えば20V)を
印加することにより、酸化膜のトンネル現象を利用し
て、すべての浮遊ゲート電極内の電子を引き抜く。これ
により、すべてのメモリセルのしきい値は0V以下とな
り、ノーマリON化(デプレッション型化)される。こ
のノーマリONの状態を、ここではデータ「1」と定義
する。これに対して、ノーマリOFF化(エンハンス型
化)された状態をデータ「0」と定義する。<Erase of Data> To erase data, the bit line BL and the source S are opened, and the control gate CG is erased.
And the selection gate SG are all biased to 0 V, and the substrate W
By applying an erasing voltage VEE (for example, 20 V) to the (P-well layer) 11, electrons in all floating gate electrodes are extracted by utilizing a tunnel phenomenon of an oxide film. As a result, the threshold values of all the memory cells become 0 V or less, and the memory cells are normally turned on (depletion type). This normally ON state is defined here as data "1". On the other hand, a normally OFF (enhanced type) state is defined as data “0”.
【0006】上記のように、従来のNAND型EEPR
OMにおいてデータを一括消去する場合、Pウェル層に
20V程度の高い消去電圧(VEE)を印加する必要があ
った。このため、従来のNAND型EEPROMでは、
このような高電圧で動作できるように、高耐圧トランジ
スタ(例えばゲート酸化膜の膜厚を400オングストロ
ーム程度に大きくしたもの)を用いる必要があり、また
配線間距離の設計ルールについても、低電圧用のものに
比較してスペースを広くする必要があった。このため、
素子の微細化および高密度化が妨げられるという問題が
あった。As described above, the conventional NAND type EEPR
When data is collectively erased in the OM, a high erase voltage (VEE) of about 20 V needs to be applied to the P-well layer. For this reason, in the conventional NAND type EEPROM,
In order to be able to operate at such a high voltage, it is necessary to use a high breakdown voltage transistor (for example, a gate oxide film having a thickness as large as about 400 Å). The space needed to be wider than the ones. For this reason,
There is a problem that miniaturization and high density of the element are hindered.
【0007】更に、高電圧を使うため、信頼性を確保す
るためには素子設計上の困難が伴うという問題があっ
た。Furthermore, since a high voltage is used, there is a problem that it is difficult to design the element in order to ensure reliability.
【0008】<データの書き込みおよび読み出し>デー
タの書き込みでは、制御ゲートCGのうち、選択された
セルの制御ゲートには書き込み電圧Vpp(例えば20
V)を印加し、非選択セルの制御ゲートにはVppと0V
の中間電位Vm(例えば10V)を印加する。この状態
で、データ「0」を書き込むセルのビット線BLには0
Vを印加する一方、データ「1」のままにしておくセル
のビット線BLには電位Vmが印加される。<Writing and Reading Data> In writing data, the write voltage Vpp (for example, 20 V) is applied to the control gate of the selected cell among the control gates CG.
V), and Vpp and 0 V are applied to the control gates of the non-selected cells.
(For example, 10 V). In this state, 0 is applied to the bit line BL of the cell to which data “0” is written.
While V is applied, the potential Vm is applied to the bit line BL of the cell in which the data remains at "1".
【0009】選択されたメモリセル(制御ゲート=Vpp
=20V、ビット線=0V)では、制御ゲート電極16
と基板11との間に印加される電圧(Vpp=20V)
が、浮遊ゲート電極14と半導体基板間の静電容量(C
s1)と、浮遊ゲート電極14と制御ゲート電極16間の
静電容量(Cs2)との比(Cs2/(Cs1+Cs2))(以下カッ
プリング比と呼ぶ)に従って分割される。例えば、Cs2/
(Cs1+Cs2)=0.5 の場合、浮遊ゲート電極14と半導体基
板間11との間の電位差は10Vとなる。このとき、浮
遊ゲート電極14と半導体基板11との間のゲート酸化
膜(以下トンネル酸化膜と呼ぶ)に加わる電界は、トン
ネル酸化膜の膜厚が10nmであれば10MV/cmと
なり、Fowler-Nordheim電流(以下トンネル電流と呼
ぶ)がトンネル酸化膜を介して流れ、電子が浮遊ゲート
電極14に注入される。その結果、この選択されたメモ
リセルのしきい値は正となり、ノーマリOFFの状態に
なってデータ「0」が書き込まれる。なお、書き込みセ
ルのしきい値は0V以上かつVcc(例えば5V)以下に
なるようにする。The selected memory cell (control gate = Vpp
= 20V, bit line = 0V), the control gate electrode 16
Applied between the substrate and the substrate 11 (Vpp = 20V)
Is the capacitance between the floating gate electrode 14 and the semiconductor substrate (C
s1) and the ratio (Cs2 / (Cs1 + Cs2)) of the capacitance (Cs2) between the floating gate electrode 14 and the control gate electrode 16 (hereinafter referred to as a coupling ratio). For example, Cs2 /
When (Cs1 + Cs2) = 0.5, the potential difference between the floating gate electrode 14 and the semiconductor substrate 11 is 10V. At this time, the electric field applied to the gate oxide film (hereinafter referred to as a tunnel oxide film) between the floating gate electrode 14 and the semiconductor substrate 11 is 10 MV / cm if the thickness of the tunnel oxide film is 10 nm, and the Fowler-Nordheim A current (hereinafter referred to as a tunnel current) flows through the tunnel oxide film, and electrons are injected into the floating gate electrode 14. As a result, the threshold value of the selected memory cell becomes positive, becomes a normally OFF state, and data "0" is written. Note that the threshold value of the write cell is set to be 0 V or more and Vcc (for example, 5 V) or less.
【0010】一方、データ「1」が保持される非選択メ
モリセル列(NAND型セル列)については、多少の電
界はかかるが、ビット線からの電圧(Vm=10V)が
チャネル側に印加されるので、制御ゲート電極16に高
電圧(Vpp)が印加されても、基板11と制御ゲート電
極16の間に加わる電圧は選択セルよりも小さくなる
(Vpp−Vm=20−10V=10V)。従って、トン
ネル酸化膜に加わる電界も緩和される(約5MV/c
m)ため、トンネル電流は流れず、データ「0」の書き
込みは行われない。On the other hand, for an unselected memory cell row (NAND cell row) holding data "1", although a slight electric field is applied, a voltage (Vm = 10 V) from a bit line is applied to the channel side. Therefore, even if a high voltage (Vpp) is applied to the control gate electrode 16, the voltage applied between the substrate 11 and the control gate electrode 16 becomes smaller than that of the selected cell (Vpp-Vm = 20-10V = 10V). Therefore, the electric field applied to the tunnel oxide film is also reduced (about 5 MV / c).
m), a tunnel current does not flow, and writing of data “0” is not performed.
【0011】データの読み出しに際しては、選択された
セルの属するセル列に接続されたビット線が、例えば1
Vにプリチャージされ、他のビット線は0Vにされる。
そして、選択されたセルの制御ゲートには0V、それ以
外の非選択セルの制御ゲートにはVcc(=5V)を印加
する。これによって、選択されたセルは書き込まれてい
るデータが「1」または「0」の何れであるかに応じ
て、ONまたはOFFとなるが、非選択セルは書き込ま
れたデータが「1」または「0」の何れであっても全て
ON状態になる。その結果、選択ゲートSG1およびS
G2を開くと、選択されたセルのデータが「1」で、ノ
ーマリON化(デプレッション化)していればソース側
に電流が流れるが、選択されたセルのデータが「0」で
ノーマリOFF化(エンハンス化)されていれば電流は
流れない。従って、ビット線から選択されたセル列に電
流が流れ込むか否かによって、選択されたセルのデータ
が「0」または「1」の何れであるかを判定することが
できる。しきい値Vthが0Vより大きい(すなわちエン
ハンス化している)セルと、しきい値Vthが0Vよりも
小さい(すなわちデプレッション化している)セルの静
特性を図5に示す。なお、VCGは制御ゲートへの電圧、
Idはドレイン電流である。In reading data, the bit line connected to the cell column to which the selected cell belongs is, for example, 1 bit.
V, and the other bit lines are set to 0V.
Then, 0 V is applied to the control gates of the selected cells, and Vcc (= 5 V) is applied to the control gates of the other unselected cells. As a result, the selected cell is turned ON or OFF depending on whether the written data is “1” or “0”, while the non-selected cell has the written data “1” or “0”. Any of "0" is turned on. As a result, select gates SG1 and S1
When G2 is opened, if the data of the selected cell is "1" and a normally ON (depletion) state is applied, a current flows to the source side, but the data of the selected cell is "0" and normally OFF. (Enhanced), no current flows. Therefore, whether or not the data of the selected cell is “0” or “1” can be determined depending on whether or not a current flows from the bit line to the selected cell column. FIG. 5 shows the static characteristics of cells having a threshold value Vth larger than 0 V (ie, enhanced) and cells having a threshold value Vth smaller than 0 V (ie, depletion). VCG is the voltage to the control gate,
Id is a drain current.
【0012】以上述べた固定電位書き込み方式を改良し
た技術として、K.D.Suh et al.がIEEE Journal of Soli
d-State Circuits, vol.30, No.11 (1995)に発表した自
己昇圧(self-boosting)方式がある。この自己昇圧方式
では、非選択NAND型セル列での書き込み禁止機構が
改良された結果、選択されたビット線と非選択ビット線
との間の電位振幅を、従来の0V→VM(例えば10
V)から、0V→Vcc(例えば3.3V)に低減できる
結果、種々のトランジスタの耐圧を下げ、素子の微細化
を達成できるなどの効果が得られている。As a technique for improving the above described fixed potential writing method, KDSuh et al.
There is a self-boosting method announced in d-State Circuits, vol. 30, No. 11 (1995). In this self-boosting method, as a result of the improved write-inhibiting mechanism in the non-selected NAND cell column, the potential amplitude between the selected bit line and the non-selected bit line is changed from the conventional 0V → VM (for example, 10 V).
V) to 0 V → Vcc (for example, 3.3 V). As a result, there are obtained effects such as reduction in breakdown voltages of various transistors and achievement of miniaturization of elements.
【0013】更に、上記K.D.Suh et al.による自己昇圧
方式を更に改良した方法として、T.S.Jungらは、選択的
に自己昇圧させて書き込みを行う選択的自己昇圧(loca
l self-boosting (LSB))方式を考案している(T.S.Jun
g et al., ISSCC Tech-Dig.,p32, 1996)。この方式に
よれば、非選択NAND型セル列における書き込み電圧
Vpgmによるストレスを低減させることができ、特に多
値セルのしきい値ばらつきに対して大きな改善効果を得
ることができる。Further, as a method of further improving the self-boosting method according to KDSuh et al., TSJung et al.
l Self-boosting (LSB) method is devised (TSJun
g et al., ISSCC Tech-Dig., p32, 1996). According to this method, the stress due to the write voltage Vpgm in the non-selected NAND cell row can be reduced, and a great improvement effect can be obtained particularly with respect to the variation in the threshold value of the multi-value cell.
【0014】しかしながら、上記選択的自己昇圧方式で
は、非選択NAND型セル列での書き込み禁止の信頼性
が十分とは言えず、選択されたNAND型セル列におい
て複数のセルに対するランダムな書き込みができないと
いう問題があった。However, in the above-described selective self-boosting method, the reliability of the write prohibition in the non-selected NAND cell row cannot be said to be sufficient, and random writing to a plurality of cells in the selected NAND cell row cannot be performed. There was a problem.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたもので、その第一の目的は、NAND型E
EPROMにおいて選択的自己昇圧方式を適用するにあ
たり、非選択NAND型セル列での書き込み禁止の信頼
性を高めると共に、選択されたNAND型セル列におい
ては、複数のセルに対してランダムに書き込むことを可
能とする不揮発性半導体記憶装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide a NAND type E
In applying the selective self-boosting method in the EPROM, it is necessary to improve the reliability of the write prohibition in the non-selected NAND cell row, and to randomly write to a plurality of cells in the selected NAND cell row. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device which can be used.
【0016】本発明の第二の目的は、従来よりも低い消
去電圧を用いて、NAND型EEPROMのデータ消去
を可能とし、素子の微細化、信頼性の向上および歩留ま
りの向上を可能とする不揮発性半導体記憶装置を提供す
ることにある。A second object of the present invention is to make it possible to erase data in a NAND-type EEPROM by using an erase voltage lower than that of the prior art, and to realize a non-volatile memory capable of miniaturizing elements, improving reliability and improving yield. Another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による不
揮発性半導体記憶装置は、直列に接続された電気的に書
き替え可能な複数のメモリセルと、前記複数のメモリセ
ルのビット線側の一端に設けられた第一の選択ゲートト
ランジスタと、前記複数のメモリセルのソース線側の他
端に設けられた第二の選択ゲートトランジスタとで構成
されたNAND型メモリセル列を具備した不揮発性半導
体記憶装置であって、選択されたNAND型メモリセル
列の選択されたメモリセルに書き込みを行うに際し、前
記選択されたNAND型メモリセル列にはビット線から
低電圧が印加される一方、この選択されたNAND型メ
モリセル列との間で制御ゲート電極を共有する非選択N
AND型メモリセル列には、ビット線から高電圧が印加
されると共に、そのチャネル領域の電位が浮遊状態にさ
れ、前記選択されたメモリセルの制御ゲート電極に、前
記選択されたNAND型メモリセル列におけるチャネル
領域との間の電位差がデータの書き込みに十分であるよ
うな第1の電圧が印加され、前記選択されたメモリセル
に隣接するメモリセルのうち、少なくとも一方のメモリ
セルの制御ゲート電極に、ノーマリOFFの状態にある
場合の該メモリセルをONさせるのに十分であり、且つ
非選択NAND型メモリセル列では、選択されたメモリ
セルと前記制御ゲート電極を共有したメモリセルにおけ
るチャネル電位の選択的自己昇圧を可能とする第2の電
圧が印加されることを特徴とする。According to one aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device comprising: a plurality of electrically rewritable memory cells connected in series; and a bit line side of the plurality of memory cells. A non-volatile memory comprising a NAND-type memory cell column including a first select gate transistor provided at one end and a second select gate transistor provided at the other end on the source line side of the plurality of memory cells. In a semiconductor memory device, when writing to a selected memory cell in a selected NAND-type memory cell column, a low voltage is applied from a bit line to the selected NAND-type memory cell column. Unselected N sharing control gate electrode with selected NAND type memory cell column
A high voltage is applied from a bit line to the AND memory cell column, and the potential of the channel region is floated. The selected NAND memory cell is connected to the control gate electrode of the selected memory cell. A first voltage is applied such that a potential difference between the column and a channel region in the column is sufficient for writing data, and a control gate electrode of at least one of memory cells adjacent to the selected memory cell is applied. In addition, the channel potential of the memory cell which is sufficient to turn on the memory cell in the normally-OFF state and which shares the control gate electrode with the selected memory cell in the unselected NAND type memory cell column is Wherein a second voltage enabling selective self-boosting is applied.
【0018】本発明の他の観点による不揮発性半導体記
憶装置は、直列に接続された電気的に書き替え可能な複
数のメモリセルと、前記複数のメモリセルのビット線側
の一端に設けられた第一の選択ゲートトランジスタと、
前記複数のメモリセルのソース線側の他端に設けられた
第二の選択ゲートトランジスタとで構成されたNAND
型メモリセル列を具備した不揮発性半導体記憶装置であ
って、選択されたNAND型メモリセル列の選択された
メモリセルに書き込みを行うに際し、前記選択されたN
AND型メモリセル列および前記NAND型メモリセル
列との間で前記制御ゲート電極を共有する非選択NAN
D型メモリセル列に対して、ビット線から少なくとも前
記選択されたメモリセルおよび選択されたメモリセルと
前記制御ゲート電極を共有する非選択NAND型メモリ
セル列のメモリセルのチャネル領域まで実質的にビット
線電位が伝えられ、且つ前記非選択NAND型メモリセ
ル列のチャネル領域が浮遊状態にされ、前記選択された
NAND型メモリセル列における制御ゲート電極の電位
が所定レベルにまで上昇され、容量結合によって前記非
選択NAND型メモリセル列におけるチャネル領域の電
位が自己昇圧され、前記チャネル領域の自己昇圧電位と
前記選択されたメモリセルに隣接したメモリセルの制御
ゲート電極電位との間の電位差を利用して、前記非選択
NAND型メモリセル列における該隣接メモリセルと前
記制御ゲート電極を共有するメモリセルがOFF状態に
され、前記メモリセルがOFF状態になった後に、前記
選択されたメモリセルと前記制御ゲート電極を共有する
非選択NAND型メモリセル列のメモリセルのチャネル
電位が最終電位にまで昇圧されることを特徴とする。A nonvolatile semiconductor memory device according to another aspect of the present invention is provided with a plurality of electrically rewritable memory cells connected in series and one end on the bit line side of the plurality of memory cells. A first select gate transistor;
A NAND comprising a second select gate transistor provided at the other end of the plurality of memory cells on the source line side
A non-volatile semiconductor memory device including a memory cell column of a selected type, wherein when writing data to a selected memory cell of a selected column of a NAND type memory cell,
An unselected NAN sharing the control gate electrode between an AND type memory cell column and the NAND type memory cell column
For a D-type memory cell column, at least from a bit line to at least the selected memory cell and a channel region of a memory cell of an unselected NAND-type memory cell column sharing the control gate electrode with the selected memory cell. The bit line potential is transmitted, the channel region of the non-selected NAND memory cell column is floated, the potential of the control gate electrode in the selected NAND memory cell column is raised to a predetermined level, and the capacitive coupling is performed. As a result, the potential of the channel region in the non-selected NAND type memory cell column is self-boosted, and the potential difference between the self-boosted potential of the channel region and the control gate electrode potential of the memory cell adjacent to the selected memory cell is used. The adjacent memory cell and the control gate electrode in the non-selected NAND memory cell column. After the shared memory cell is turned off and the memory cell is turned off, the channel potential of the memory cell of the non-selected NAND memory cell column sharing the control gate electrode with the selected memory cell is finally adjusted. It is characterized by being boosted to a potential.
【0019】本発明の更なる他の観点による不揮発性半
導体記憶装置は、直列に接続された電気的に書き替え可
能な複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルのビッ
ト線側の一端に設けられた第一の選択ゲートトランジス
タと、前記複数のメモリセルのソース線側の他端に設け
られた第二の選択ゲートトランジスタとで構成されたN
AND型メモリセル列を具備した不揮発性半導体記憶装
置であって、前記NAND型メモリセル列における選択
されたメモリセルのデータ消去を行う際に、前記NAN
D型メモリセル列について、少なくとも選択されたメモ
リセルと前記第二の選択ゲートトランジスタの間のメモ
リセルのチャネル領域にビット線からの第1の電圧が伝
えられてそのチャネル領域の電位が浮遊状態にされつ
つ、前記選択されたメモリセルの制御ゲート電極に第2
の電圧が、非選択メモリセルの制御ゲート電極に第3の
電圧が夫々印加され、この場合の前記第2の電圧の極性
と、前記第1および第3の電圧の極性とが逆極性である
ことを特徴とする。A nonvolatile semiconductor memory device according to still another aspect of the present invention includes a plurality of electrically rewritable memory cells connected in series and one end of the plurality of memory cells on a bit line side. And a second select gate transistor provided at the other end on the source line side of the plurality of memory cells.
A nonvolatile semiconductor memory device including an AND-type memory cell column, wherein when erasing data of a selected memory cell in the NAND-type memory cell column, the NAN
In the D-type memory cell column, the first voltage is transmitted from the bit line to the channel region of the memory cell between at least the selected memory cell and the second selection gate transistor, and the potential of the channel region is in a floating state. And the second control gate electrode of the selected memory cell
Are applied to the control gate electrodes of the non-selected memory cells, respectively. In this case, the polarity of the second voltage is opposite to the polarity of the first and third voltages. It is characterized by the following.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0021】まず、本発明の実施の形態を具体的に説明
する前に、本発明を理解しやすくする観点から、そのベ
ースとなる既存の技術について説明する。First, before specifically describing the embodiments of the present invention, an existing technology as a base thereof will be described from the viewpoint of facilitating understanding of the present invention.
【0022】本発明は、K.D.Suh et al.の自己昇圧方式
およびT.S.Jung et al.の選択的自己昇圧(local self-b
oosting)方式を改良したものであり、これらは本発明の
一部を構成している。従って、本発明を理解するために
は、これらの従来技術についての理解が不可欠であるの
で、先ずこれら二つの自己昇圧方式について説明する。The present invention relates to the self-boosting method of KDSuh et al. And the selective self-boosting method of TSJung et al.
oosting), which form part of the present invention. Therefore, in order to understand the present invention, it is indispensable to understand these conventional techniques. First, these two self-boosting methods will be described.
【0023】図6は、K.D.Suh et al.の自己昇圧方式に
おける書き込み方法を示す説明図である。図7は、書き
込み時に各部に印加される電圧のタイミングを示す図で
ある。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a write method in the self-boosting method of KDSuh et al. FIG. 7 is a diagram showing the timing of the voltage applied to each part at the time of writing.
【0024】図6(A)に示すように、選択されたビッ
ト線BL1には0Vを印加し、非選択のビット線BL2
には3.3Vを印加する。図7のタイミングt1におい
て、ドレイン側の選択トランジスタの選択ゲートSG1
を0Vから3.3Vに昇圧させてトランジスタをONさ
せ、メモリセル列をビット線BL1,BL2に夫々接続
する。一方、ソース側の選択ゲートSG2には0Vを印
加し、この選択トランジスタをOFFさせて、メモリセ
ル列と共通ソース線CSLとの接続を切っておく。その
結果、2つの選択トランジスタSG1、SG2の間のセ
ル列のチャネル電位Vchは、ビット線BL1に接続され
た選択されたセル列では一様に0Vとなる。一方、非選
択セル列には、ビット線BL2から3.3Vが供給され
る。As shown in FIG. 6A, 0 V is applied to the selected bit line BL1, and the unselected bit line BL2 is applied.
Is applied with 3.3V. At a timing t1 in FIG. 7, the selection gate SG1 of the drain-side selection transistor is selected.
Is raised from 0 V to 3.3 V to turn on the transistors, and the memory cell columns are connected to the bit lines BL1 and BL2, respectively. On the other hand, 0 V is applied to the source side select gate SG2 to turn off the select transistor, thereby disconnecting the connection between the memory cell column and the common source line CSL. As a result, the channel potential Vch of the cell column between the two select transistors SG1 and SG2 is uniformly 0 V in the selected cell column connected to the bit line BL1. On the other hand, 3.3 V is supplied to the unselected cell columns from the bit line BL2.
【0025】なお、このような書き込み動作に関して、
「非選択のビット線」および「非選択セル列」等の用語
における「非選択」とは、セルのしきい値が正にシフト
される「0」書き込みの禁止と同義であって、以下の説
明においても全て同様とする。Incidentally, regarding such a write operation,
The term “unselected” in terms such as “unselected bit line” and “unselected cell column” is synonymous with prohibition of “0” writing in which the threshold value of a cell is shifted positively, and The same applies to the description.
【0026】図6(A)に戻って、選択されたセル列で
の書き込みについて説明すると、選択されたセルの制御
ゲート電極16にのみ、書き込み用の高電圧Vpgm(例
えば18V)を印加する。この選択されたセルの状態
(状態A)は、図6(B)に示すように、制御ゲート電
極が18V、チャネル電位は0Vとなる。ここでセルの
カップリング比が0.6の場合、浮遊ゲート電極14と
半導体基板11との電位差は11Vとなり、トンネル酸
化膜を介して電子が浮遊ゲート電極14に注入されてセ
ルのしきい値が正となり、選択セルに「0」の書き込み
が行われる。選択されたセル列の非選択セルに対して
は、制御ゲート電極16に中間電位(Vpass、例えば1
0V)を印加する。上述のようにカップリング比が0.
6であるため、浮遊ゲート電極14と半導体基板11と
の電位差は6Vとなる。この電位では、通常の書き込み
時間内に、トンネル電流の注入による書き込みは行われ
ない。従って、選択された状態A以外のセルには書き込
みがなされない。Returning to FIG. 6A, the writing in the selected cell column will be described. A high voltage Vpgm (for example, 18 V) for writing is applied only to the control gate electrode 16 of the selected cell. In the state of the selected cell (state A), as shown in FIG. 6B, the control gate electrode is 18 V and the channel potential is 0 V. Here, when the coupling ratio of the cell is 0.6, the potential difference between the floating gate electrode 14 and the semiconductor substrate 11 becomes 11 V, and electrons are injected into the floating gate electrode 14 through the tunnel oxide film, and the threshold voltage of the cell is reduced. Becomes positive, and “0” is written to the selected cell. For the non-selected cells in the selected cell column, the control gate electrode 16 applies an intermediate potential (Vpass, for example, 1).
0V). As described above, the coupling ratio is set to 0.
Therefore, the potential difference between the floating gate electrode 14 and the semiconductor substrate 11 is 6 V. At this potential, writing by injection of a tunnel current is not performed within a normal writing time. Therefore, no writing is performed on cells other than the selected state A.
【0027】一方、非選択のビット線BL2に接続され
たNAND型セル列に対しては、次のようにして書き込
み動作が禁止される。既述のように、非選択のビット線
BL2には3.3V(電源電圧Vcc)を印加する。図7
の時刻t1において、SG1が0VからVcc=3.3V
に向けて上昇すると、選択トランジスタがONし、ビッ
ト線BL2に接続されたセル列には、該ビット線から
3.3Vの電位が供給される。このNAND型セル列の
全てのデータが「1」、即ちノーマリONであれば、該
セル列の全てのセルのチャネル電位Vchは、選択ゲート
SG1のしきい値をVthsとしてVch=Vcc−Vthsとな
り、その後に選択ゲートSG1がOFFする。即ち、V
cc=3.3V、Vths=1.3Vとすれば、非選択セル
列の全てのセルのチャネル電位は、Vch=3.3−1.
3=2Vとなる。こうして、図7の一番下に示すよう
に、チャネル電位(例えば、図6(A)のN2,N2’
の電位)は、時刻t2からt3の間に2Vまで充電され
る。一方、図6(A)および図7に示したように選択ゲ
ートSG2はOFFしている(SG2の電圧は0)か
ら、この時点で、非選択NAND型セル列のチャネル電
位Vch(ソース・ドレイン領域およびセル間拡散層の電
位)は浮遊状態となる。こうしてチャネル電位が浮遊状
態になった後、t3からt4の間に、制御ゲートの電圧
は、書き込み電圧(Vpgm=18V)または中間電位
(Vp=10V)まで上昇する。このとき、チャネル電
位が浮遊状態であるため、これら制御ゲートに加わる電
圧によって、図7の最下行に示したN2,N2’の電位
から明らかなように、チャネル電位は初期値の2Vから
8Vへとブートストラップされる(図6(C)の状態
B)。この自己昇圧の大きさは、Vpgm=18Vではな
く、Vpass=10Vによって決定される。何故なら、例
えば16個のメモリセルを直列接続してNAND型セル
列を構成したとすると、Vpgm=18Vが印加されるの
は一つの制御ゲートだけに過ぎず、その他の15個の制
御ゲートには全てVpass=10Vが印加されるため、V
pass=10Vの影響の方が圧倒的に大きいからである。On the other hand, a write operation is prohibited in the NAND cell column connected to the unselected bit line BL2 as follows. As described above, 3.3 V (power supply voltage Vcc) is applied to the unselected bit line BL2. FIG.
At time t1, SG1 changes from 0V to Vcc = 3.3V
, The selection transistor is turned on, and a 3.3 V potential is supplied from the bit line to the cell column connected to the bit line BL2. If all data in this NAND cell row is "1", that is, normally ON, the channel potential Vch of all cells in the cell row becomes Vch = Vcc-Vths, where Vths is the threshold value of the selection gate SG1. After that, the selection gate SG1 is turned off. That is, V
Assuming that cc = 3.3 V and Vths = 1.3 V, the channel potentials of all the cells in the non-selected cell row are Vch = 3.3-1.
3 = 2V. Thus, as shown at the bottom of FIG. 7, the channel potential (eg, N2, N2 ′ in FIG. 6A)
Is charged to 2 V between time t2 and time t3. On the other hand, since the selection gate SG2 is OFF (the voltage of SG2 is 0) as shown in FIGS. 6A and 7, at this time, the channel potential Vch (source / drain) of the non-selected NAND cell row The potential of the region and the inter-cell diffusion layer is in a floating state. After the channel potential becomes a floating state in this way, the voltage of the control gate rises to the write voltage (Vpgm = 18V) or the intermediate potential (Vp = 10V) between t3 and t4. At this time, since the channel potential is in a floating state, the voltage applied to these control gates causes the channel potential to change from the initial value of 2 V to 8 V, as is apparent from the potentials of N2 and N2 'shown in the bottom row of FIG. (State B in FIG. 6C). The magnitude of this self-boosting is determined not by Vpgm = 18V but by Vpass = 10V. Because, for example, when 16 memory cells are connected in series to form a NAND cell row, Vpgm = 18V is applied to only one control gate, and the other 15 control gates Are all applied with Vpass = 10V,
This is because the influence of pass = 10 V is overwhelmingly large.
【0028】上記の自己昇圧の結果、図6(C)の状態
Bに示したように、非選択NAND型セル列では、制御
ゲート電極16に加わる書き込み電圧Vpgm=18V
で、浮遊ゲート電極14の電位は約11V(18V×
0.6)であっても、基板と浮遊ゲート電極14との間
のトンネル酸化膜に加わる電圧は僅か3Vに過ぎない。
その結果、トンネル電流は流れず、非選択NAND型セ
ル列での書き込みが防止される。As a result of the self-boosting, as shown in the state B of FIG. 6C, in the non-selected NAND cell row, the write voltage Vpgm applied to the control gate electrode 16 is 18 Vg.
The potential of the floating gate electrode 14 is about 11 V (18 V ×
0.6), the voltage applied to the tunnel oxide film between the substrate and the floating gate electrode 14 is only 3 V.
As a result, a tunnel current does not flow and writing in the non-selected NAND cell row is prevented.
【0029】更に、非選択NAND型セル列の状態B以
外のセルでは、制御ゲート電極16の電圧はVpass=1
0V、浮遊ゲート電極14の電圧は6V(10V×0.
6)、チャネル電位は約8Vであるため、トンネル酸化
膜に加わる電位差は2Vとなり、書き込みは起こらな
い。Further, in the cells other than the state B in the non-selected NAND cell row, the voltage of the control gate electrode 16 is Vpass = 1.
0 V, and the voltage of the floating gate electrode 14 is 6 V (10 V × 0.
6) Since the channel potential is about 8 V, the potential difference applied to the tunnel oxide film is 2 V, and no writing occurs.
【0030】以上の説明から明らかなように、K.D.Suh
et al.の自己昇圧方式によれば、次のような利点を得る
ことができる。As is clear from the above description, KDSuh
According to the self-boosting method of et al., the following advantages can be obtained.
【0031】 従来は0V→VM(例えば10V)で
あったビット線電位の振幅を、0V→Vcc(3.3V)
に低減できる。従って、ビット線を駆動するための種々
のトランジスタの耐圧を下げることができ、更にトラン
ジスタの微細化が可能となる。加えて、センスアンプ部
等の面積や、チップサイズの削減をすることができる。The amplitude of the bit line potential, which was conventionally 0V → VM (for example, 10V), is changed to 0V → Vcc (3.3V).
Can be reduced to Therefore, the withstand voltage of various transistors for driving the bit lines can be reduced, and the transistors can be further miniaturized. In addition, the area of the sense amplifier and the like and the chip size can be reduced.
【0032】 ビット線電圧用の中間電位発生回路を
省くことができ、チップサイズの削減につながる。The intermediate potential generating circuit for the bit line voltage can be omitted, which leads to a reduction in chip size.
【0033】しかしながら、上記K.D.Suh et al.による
自己昇圧方式の書き込み方法には、以下に述べるような
欠点があった。However, the self-boosting write method by KDSuh et al. Has the following drawbacks.
【0034】予め全てのNAND型セルが消去された後
に書き込む場合は、図7のt3〜t4の期間における制
御ゲート電圧の上昇時に、チャネル電位は十分昇圧す
る。しかし、セルが予め書き込まれてセルトランジスタ
のしきい値が正の値に上昇している状態での自己昇圧の
場合には、t3〜t4において、VpassとVpgmがセル
の書き込み後のしきい値(例えば+1V)を越え、同じ
NAND型セル列の全てのセルトランジスタがONした
時点で初めてチャネル部が浮遊状態となり、ブートスト
ラップが起動することになる。そのため、チャネル昇圧
後のVchは、消去後のVchに比べて低下することにな
る。これについて説明すれば次の通りである。When writing after all NAND cells have been erased in advance, the channel potential is sufficiently boosted when the control gate voltage rises during the period from t3 to t4 in FIG. However, in the case of self-boosting in a state where the threshold value of the cell transistor is increased to a positive value after the cell has been written in advance, Vpass and Vpgm become the threshold values after the cell is written between t3 and t4. When the voltage exceeds (for example, +1 V) and all the cell transistors of the same NAND type cell row are turned on, the channel portion becomes a floating state and the bootstrap is activated. Therefore, Vch after channel boosting is lower than Vch after erasing. This will be described below.
【0035】電源電圧をVcc、メモリセルのしきい値を
Vth、選択ゲートのしきい値をVths、書き込み電圧を
Vpgm、中間電位(書き込み禁止電圧)をVpassとす
る。VpgmとVpassを0Vからそれぞれ上昇させた後の
チャネル部の電位Vchは、 Vch=Vchφ+(β/16)[(Vpgm-Vth-Vchφ) +15(Vpass-Vth-Vchφ)] …(1) ただし、Vchφ=Vcc−Vths …(2) で与えられる。The power supply voltage is Vcc, the threshold value of the memory cell is Vth, the threshold value of the selection gate is Vths, the write voltage is Vpgm, and the intermediate potential (write inhibit voltage) is Vpass. The potential Vch of the channel after Vpgm and Vpass are respectively increased from 0 V is: Vch = Vchφ + (β / 16) [(Vpgm−Vth−Vchφ) +15 (Vpass−Vth−Vchφ)] (1) , Vchφ = Vcc−Vths (2)
【0036】ここで、βは制御ゲートの電位に対するチ
ャネル電位の比を表す量であり、K.D.Suh et al.の文献
(IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.30, N
o.11(1995))に示されている通り、 Vch=[Cins/(Cins+Cchannel)]Vwl …(3) β =[Cins/(Cins+Cchannel)] …(4) となる。Here, β is a quantity representing the ratio of the channel potential to the control gate potential, and is described by KDSuh et al. (IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 30, N.
O.11 (1995)), Vch = [Cins / (Cins + Cchannel)] Vwl (3) β = [Cins / (Cins + Cchannel)] (4)
【0037】通常、βの値は0.8程度である。ここ
で、Cinsは制御ゲートとチャネル間の全容量であり、 1/Cins=1/Cono+1/Ctunnel …(5) ただし、Cono:浮遊ゲートと制御ゲートとの間のイン
ター絶縁膜の容量, Ctunnel:トンネル酸化膜間の容量 で与えられる(図8参照)。また、Cchannelは、チャ
ネルと基板間の容量、Vwlは制御ゲートの電位である。Usually, the value of β is about 0.8. Here, Cins is the total capacitance between the control gate and the channel, and 1 / Cins = 1 / Cono + 1 / Ctunnel (5) where Cono: the capacitance of the inter-insulating film between the floating gate and the control gate, Ctunnel: It is given by the capacitance between the tunnel oxide films (see FIG. 8). Cchannel is the capacitance between the channel and the substrate, and Vwl is the potential of the control gate.
【0038】上記(1)式を使用して、セルのしきい値
が−1Vの場合と、+1Vの場合の夫々についてVchを
計算すると、 Vch=9.7V (Vth=−1V) …(6a) Vch=8.1V (Vth=+1V) …(6b) となる。ただし、この計算では、Vcc=3.3V、Vth
s=1V、β=0.8、Vpgm=18V、Vpass=10
V、Vth=−1/+1Vとした。この条件においては、
Vchφ=3.3−1=2.3Vである。Using the above equation (1), when Vch is calculated for each of the case where the cell threshold value is -1 V and the case where the cell threshold value is +1 V, Vch = 9.7 V (Vth = -1 V) (6a) Vch = 8.1V (Vth = + 1V) (6b) However, in this calculation, Vcc = 3.3 V, Vth
s = 1V, β = 0.8, Vpgm = 18V, Vpass = 10
V, Vth = −1 / + 1V. In this condition,
Vchφ = 3.3-1 = 2.3V.
【0039】上記の結果に基づいて、16個すべてのセ
ルが消去され、しきい値が−1Vになった時と、16個
すべてのセルにデータが書かれ、しきい値が+1Vにな
った時とを比較すれば次の通りである。Based on the above results, all 16 cells were erased and the threshold value became -1 V, and data was written in all 16 cells and the threshold value became +1 V. The comparison with time is as follows.
【0040】図9に示すように、全セルのしきい値が−
1Vの場合は、非選択ビット線に接続するNAND型セ
ル列のチャネルの電位Vchは9.7Vとなる。一方、全
セルのしきい値が+1Vの場合は、非選択ビット線に接
続するNAND型セル列のチャネルの電位Vchは8.1
Vとなる。両者の差は1.6V(=9.7V−8.1
V)となり、図9に示すように、Vth=+1Vの場合の
方がVchとVpgmとの差が大きく、Vth=−1Vの場合
に比較して、状態Aのセルのストレスは大きくなること
がわかる。つまり、全セルのしきい値が−1Vの時、V
pgmストレスは8.3Vであるが全セルのしきい値が+
1Vの時Vpgmストレスは9.9Vと大きくなる。これ
は、セルのしきい値によって、チャネル電位Vchのブー
ストされる大きさが異なるためである。その結果、選択
されたNAND型セル列の選択されたセルにデータを書
き込むとき、非選択NAND型セル列においてはVpgm
によるストレスがばらつき、書き込み禁止の信頼性が低
下することを意味する。As shown in FIG. 9, the threshold value of all cells is-
In the case of 1V, the potential Vch of the channel of the NAND cell column connected to the unselected bit line is 9.7V. On the other hand, when the threshold values of all the cells are +1 V, the potential Vch of the channel of the NAND cell column connected to the unselected bit line is 8.1.
V. The difference between the two is 1.6 V (= 9.7 V-8.1).
V), as shown in FIG. 9, the difference between Vch and Vpgm is larger in the case of Vth = + 1 V, and the stress of the cell in the state A is larger than in the case of Vth = -1 V. Recognize. That is, when the threshold value of all cells is -1 V, V
The pgm stress is 8.3V, but the threshold of all cells is +
At 1 V, the Vpgm stress increases to 9.9 V. This is because the boosted magnitude of the channel potential Vch differs depending on the threshold value of the cell. As a result, when data is written to the selected cell in the selected NAND cell row, Vpgm
Means that the reliability of write prohibition decreases.
【0041】以上述べた、自己昇圧の書き込み方式の欠
点を改良した方法として、T.S.Jungらが選択的に自己昇
圧させて書き込みを行うLocal Self-Boosting (LSB)方
式を考案し、Vpgmストレスを低減させ、特に多値セル
のしきい値ばらつきに大きな効果を得ている(T.S.Jung
et al., ISSCC Tech. Dig., p.32, 1996)。As a method for improving the disadvantages of the self-boosting writing method described above, TSJung et al. Devised a Local Self-Boosting (LSB) system in which self-boosting is selectively performed to perform writing to reduce Vpgm stress. , In particular, has a great effect on the threshold variation of multi-valued cells (TSJung
et al., ISSCC Tech. Dig., p.32, 1996).
【0042】このLSB方式においては、図10に示す
ように、選択されたセルの制御ゲートにはVpgm(例え
ば20V)を与えるが、選択されたセルの制御ゲートに
隣接する2つの制御ゲートにはVdcp(0V)を与え
る。それ以外の制御ゲートには中間電位Vpass(例えば
11V)を与える。これにより、Vdcpが入力する2つ
のセルトランジスタQd1およびQd2がOFFし、NAN
D型セル列は3つのチャネル領域1,2,3(それぞれ
電位Vch1,Vch2,Vch3で示される領域)に分かれ
る。非選択NAND型セル列におけるチャネル領域1,
3では、そのセルトランジスタの制御ゲートに印加され
る中間電位Vpass(例えば11V)により、そのチャネ
ル部の電位Vch1,Vch3は、既述したメカニズムに従っ
て7Vまで自己昇圧される。一方、選択されたセルと同
じ制御ゲートを共有する非選択NAND型セル列のセ
ル、即ち「1」保持セルQsにおけるチャネル領域2の
電位Vch2も、選択セルのゲートにかかる電圧Vpgm(2
0V)によって自己昇圧を受ける。しかし、この場合は
隣接するセルトランジスタQd1およびQd2はOFFして
いるから、既述したK.D.Suh et al.の場合とは異なり、
チャネル領域1,3における自己昇圧の影響を受けな
い。このため、チャネル領域2の電位Vch2は、Vpass
よりも高い電圧Vpgm(20V)によって他のチャネル
領域1,3の電圧(Vch1、Vch3)よりも更に大きく自
己昇圧され、約10Vまで上昇する(図11)。つま
り、「1」保持セルのチャネル電位のみが、他のチャネ
ル電位よりも高くなる選択的自己昇圧(local self-boos
ting)が起きる。その理由は、先に述べたように、
「1」保持セルQsの両隣のセルトランジスタがOFF
しているため、「1」保持セルQsはVpassによる影響
を受けず、Vpgmによる自己昇圧のみを受けるからであ
る。In this LSB system, as shown in FIG. 10, Vpgm (for example, 20 V) is applied to the control gate of the selected cell, but two control gates adjacent to the control gate of the selected cell are applied to the control gate of the selected cell. Apply Vdcp (0V). An intermediate potential Vpass (for example, 11 V) is applied to the other control gates. As a result, the two cell transistors Qd1 and Qd2 to which Vdcp is input are turned off, and the NAN
The D-type cell column is divided into three channel regions 1, 2, and 3 (regions indicated by potentials Vch1, Vch2, and Vch3, respectively). Channel region 1 in unselected NAND cell row
In No. 3, the potentials Vch1 and Vch3 of the channel portion are self-boosted to 7V by the intermediate potential Vpass (for example, 11V) applied to the control gate of the cell transistor according to the mechanism described above. On the other hand, the potential Vch2 of the channel region 2 in the cell of the non-selected NAND cell row sharing the same control gate as the selected cell, that is, the "1" holding cell Qs, is also changed to the voltage Vpgm (2
0V). However, in this case, since the adjacent cell transistors Qd1 and Qd2 are off, unlike the case of KDSuh et al.
It is not affected by self-boosting in the channel regions 1 and 3. Therefore, the potential Vch2 of the channel region 2 becomes Vpass
By the higher voltage Vpgm (20 V), the voltage is self-boosted even more than the voltages (Vch1, Vch3) of the other channel regions 1 and 3, and rises to about 10V (FIG. 11). In other words, only the channel potential of the “1” holding cell is higher than the other channel potentials.
ting) occurs. The reason is, as mentioned earlier,
Cell transistors on both sides of "1" holding cell Qs are off
This is because the "1" holding cell Qs is not affected by Vpass and is only subjected to self-boosting by Vpgm.
【0043】これに関して、従前の自己昇圧方式の場合
と比較して更に説明すれば次の通りである。即ち、図1
2に示すように、従前の自己昇圧方式ではチャネル部は
一様に自己昇圧され、そのチャネル電位は7Vになる。
それに対して、選択的自己昇圧方式では、図11に示し
たように「1」保持セルのチャネル部は10Vになる。
その結果、従前の自己昇圧方式では、セルにかかるスト
レスはVpgm−Vch1=20−7=13Vであるのに対
し、選択的自己昇圧方式では、Vpgm−Vch2=20−1
0=10Vとなる。従って、選択的自己昇圧方式の方が
ストレスは3Vも緩和されるので、非選択NAND型セ
ル列でのVpgmによる書き込みを禁止する上で、信頼性
に優れた方式であるといえる。This will be further described below in comparison with the conventional self-boosting method. That is, FIG.
As shown in FIG. 2, in the conventional self-boosting method, the channel portion is uniformly self-boosted, and its channel potential becomes 7V.
On the other hand, in the selective self-boosting system, as shown in FIG.
As a result, in the conventional self-boosting system, the stress applied to the cell is Vpgm-Vch1 = 20-7 = 13 V, whereas in the selective self-boosting system, Vpgm-Vch2 = 20-1.
0 = 10V. Therefore, the selective self-boosting method reduces the stress by as much as 3 V, so that it can be said that the method is more reliable in prohibiting writing by Vpgm in the non-selected NAND cell row.
【0044】ところが、この選択的自己昇圧方式におい
ては、選択されたNAND型セル列での書き込みに際
し、次のような問題がある。選択されたNAND型セル
列では、既述したようにビット線は0Vであり、且つ書
き込みを行うべき選択されたメモリセルにこの0Vを伝
えなければならない。即ち、図10において丸印で囲ん
だ選択セルに書き込みを行う場合、この選択セルとビッ
ト線BL1との間にあるセルは全てON状態でなけれ
ば、選択セルに書き込みを行うことができない。一方、
上記の選択的自己昇圧方式では、選択セルの両隣のセル
に対してVdcp=0Vが印加される。従って、この隣接
セルがディプレッション化されたノーマリONの状態
(しきい値がマイナス)であれば、選択セルにまでビッ
ト線BL1の0Vが伝わって書き込みが行われる。しか
し、隣接セルがエンハンス化されたノーマリOFFの状
態(しきい値がプラス)であれば、ビット線BL1の0
Vが選択セルまで伝わらず、書き込みは行われない。そ
のため、上記の選択的自己昇圧方式では、選択されたN
AND型セル列で複数のセルに順次書き込みを行う場
合、その書き込みの順番は、セルのソース側(ビットコ
ンタクトから遠いほう)からビット線に近い方のセルに
向かって順番に書き込まなければならないという制約が
ある。However, this selective self-boosting method has the following problem when writing in a selected NAND cell row. In the selected NAND cell row, the bit line is at 0 V as described above, and this 0 V must be transmitted to the selected memory cell to be written. That is, when writing to a selected cell surrounded by a circle in FIG. 10, writing to the selected cell cannot be performed unless all cells between the selected cell and the bit line BL1 are in the ON state. on the other hand,
In the above-described selective self-boosting method, Vdcp = 0 V is applied to cells on both sides of the selected cell. Therefore, if the adjacent cell is in a normally depressed normally ON state (threshold value is minus), 0 V of the bit line BL1 is transmitted to the selected cell to perform writing. However, if the adjacent cell is in the normally-off state where the enhanced state is set (the threshold value is positive), the 0 level of the bit line BL1 is
V does not reach the selected cell, and writing is not performed. Therefore, in the above-described selective self-boosting method, the selected N
When data is sequentially written to a plurality of cells in an AND-type cell row, the writing order must be written in order from the source side of the cell (far from the bit contact) to the cell closer to the bit line. There are restrictions.
【0045】以上述べたことをベースにして、以下、本
発明の実施の形態を説明する。An embodiment of the present invention will be described below based on the above description.
【0046】[本発明の第一観点に基づく実施形態]最
初に、本発明の第一観点に基づく第1〜第5実施形態を
説明する。ここでは、NAND型EEPROMにおける
書き込み処理の技術を中心に説明する。[Embodiment Based on First Aspect of the Present Invention] First, first to fifth embodiments based on the first aspect of the present invention will be described. Here, a description will be given mainly of a write processing technique in the NAND type EEPROM.
【0047】図13は、本発明の第1実施形態によるN
AND型EEPROMの電圧制御を示す図である。な
お、この実施形態の平面図、等価回路図、縦断面図およ
び横断面図は、それぞれ従来技術の説明で参照した図1
(A)、図1(B)、図2および図3と同一であるの
で、これらの図面を参照されたい。FIG. 13 is a diagram showing N according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating voltage control of an AND-type EEPROM. It should be noted that a plan view, an equivalent circuit diagram, a vertical cross-sectional view, and a horizontal cross-sectional view of this embodiment are the same as those shown in FIG.
(A), FIG. 1 (B), FIG. 2 and FIG. 3, so please refer to these drawings.
【0048】図13に示すように、丸印を付して示す選
択されたメモリセルの制御ゲートにはVpgm(例えば2
0V)を印加し、選択されたメモリセルに隣接するメモ
リセルの制御ゲートには、次に述べるVpassよりも更に
低い電圧Vdcp(例えば4.5V)を与える。そして、
それ以外の制御ゲート電極には、Vpass(例えば11
V)を印加する。ここで重要なことは、T.S.Jung et a
l.の選択的自己昇圧方式ではVdcp=0であったのに対
し、この実施形態では正の電圧Vdcp=4.5Vを印加
することである。As shown in FIG. 13, Vpgm (eg, 2 pgm) is applied to the control gate of the selected memory cell indicated by a circle.
0V), and a control gate of a memory cell adjacent to the selected memory cell is supplied with a voltage Vdcp (for example, 4.5 V) lower than Vpass described below. And
Vpass (for example, 11
V). The important thing here is that TSJung et a
In this embodiment, a positive voltage Vdcp = 4.5 V is applied, while Vdcp = 0 in the selective self-boosting method of l.
【0049】上記のように電圧制御することによって、
非選択NAND型セル列においては、T.S.Jung et al.
の選択的自己昇圧方式と同様の書き込み禁止動作が得ら
れる。即ち、ビット線からVcc(3.3V)−Vthが供
給された後、選択トランジスタSG1がOFFし、K.D.
Suh et al.の場合と同様に自己昇圧が生じる。同時に、
Vdcp=4.5Vを印加されているセルが、制御ゲート
電極の電位がチャネル電位よりも低くなるためOFFす
る。その結果、チャネル部分は、T.S.Jung etal.の場合
と同じく3つのチャネル領域1,2,3(それぞれ電位
Vch1,Vch2,Vch3で示される領域)に分かれる(図
13、図14参照)。「1」保持するメモリセルのチャ
ネル領域Vch2は、隣接するセルがOFF状態であるた
め、Vpgmが0Vから20Vまで上昇するのに応じて自
己昇圧し、0Vから10Vとなる。この昇圧の様子を、
図21にタイミング図で示す。これに対して、Vch1お
よびVch3は、Vpass(11V)の電位が0Vから11
Vに上昇するのに応じて、7Vにまで昇圧する。従っ
て、「1」保持セルのチャネル部電圧Vch2の方が、Vc
h1およびVch3よりも高くなる。その結果、Vpgm−Vch
2の電位差もK.D.Suhet al.の自己昇圧方式に比べて小さ
くなり、このセルにかかるストレスは軽減される。By controlling the voltage as described above,
For unselected NAND cell strings, TSJung et al.
A write inhibit operation similar to the selective self-boosting method described above can be obtained. That is, after Vcc (3.3 V) -Vth is supplied from the bit line, the selection transistor SG1 is turned off and KD
Self-boosting occurs as in Suh et al. at the same time,
The cell to which Vdcp = 4.5 V is applied is turned off because the potential of the control gate electrode becomes lower than the channel potential. As a result, the channel portion is divided into three channel regions 1, 2, and 3 (regions indicated by potentials Vch1, Vch2, and Vch3, respectively) as in the case of TSJung et al. (See FIGS. 13 and 14). The channel region Vch2 of the memory cell holding “1” self-boostes as Vpgm rises from 0V to 20V because the adjacent cell is in the OFF state, and changes from 0V to 10V. The state of this boost,
FIG. 21 is a timing chart. On the other hand, Vch1 and Vch3 change the potential of Vpass (11V) from 0V to 11V.
As the voltage rises to V, the voltage rises to 7V. Therefore, the channel voltage Vch2 of the “1” holding cell is Vc
It becomes higher than h1 and Vch3. As a result, Vpgm-Vch
The potential difference of 2 is also smaller than the self-boosting method of KDSuhet al., And the stress applied to this cell is reduced.
【0050】一方、選択されたNAND型セル列におい
ては、次に述べるように、当該セル列に既に書き込まれ
たセルが存在していても、問題なく選択的に書き込みを
行うことができる。On the other hand, in the selected NAND cell row, as described below, even if there is a cell already written in the cell row, writing can be selectively performed without any problem.
【0051】図13において丸印で囲んだセルに書き込
みを行う場合、選択ゲートSG1を開いてビット線BL
1に接続すると、このNAND型セル列のチャネル部の
電位は、図14に破線で示すように一様に0Vとなる。
この場合、T.S.Jung et al.の選択的自己昇圧方式で問
題になったのは、図11で説明したように、Vdcp=0
Vであるため、隣接する非選択セル1がノーマリOFF
の状態に書き込まれているときには、この隣接セル1が
OFFし、ビット線BL1の電圧が選択セルにまで伝わ
らないことであった。これに対して、この実施形態で
は、図14に示すように隣接する非選択セル1,2に
も、ノーマリOFFの状態に書き込まれたセルのしきい
値より高いVdcp=4.5Vが印加されている。従っ
て、隣接セル1は、たとえノーマリOFFの状態に書き
込まれていてもON状態となり、ビット線BL1の0V
を選択されたセルのチャネル領域に伝えることができ
る。その結果、選択されたセルでは、制御ゲート電位V
pgm=20Vとチャネル電位Vch=0Vとの間の電位差
(20V)によって所望の書き込みを行うことができ
る。なお、それ以外のセルの制御ゲートについては、V
pass=11Vが印加されているから、たとえノーマリO
FFの状態に書き込まれていてもONし、選択セルでの
書き込みに何等障害にならないことは言うまでもない。In the case where writing is performed in a cell surrounded by a circle in FIG. 13, the selection gate SG1 is opened and the bit line BL is opened.
When it is connected to 1, the potential of the channel portion of this NAND cell row becomes 0 V uniformly as shown by the broken line in FIG.
In this case, the problem with the selective self-boosting method of TSJung et al. Is that Vdcp = 0 as described with reference to FIG.
V, the adjacent unselected cell 1 is normally OFF.
In this case, the adjacent cell 1 is turned off, and the voltage of the bit line BL1 is not transmitted to the selected cell. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 14, Vdcp = 4.5 V higher than the threshold value of the cell written in the normally OFF state is applied to the adjacent unselected cells 1 and 2 as well. ing. Therefore, even if the adjacent cell 1 is written in the normally OFF state, the adjacent cell 1 is turned ON, and the 0V of the bit line BL1 is turned on.
To the channel region of the selected cell. As a result, in the selected cell, the control gate potential V
Desired writing can be performed by a potential difference (20 V) between pgm = 20 V and channel potential Vch = 0 V. The control gates of the other cells are
Since pass = 11V is applied, even if it is normally O
It goes without saying that even if the data is written in the state of the FF, it is turned on and does not hinder the writing in the selected cell.
【0052】ところで、上記の例では、選択セルの両隣
のセルのゲート電位Vdcpが4.5Vである場合を説明
したが、望ましいVdcpの値はこの数値に限定されず、
後で説明するように所定の範囲内であればよい。以下
に、望ましいVdcpの範囲の下限値Vdcpminおよび上限
値Vdcpmaxについて説明する。In the above example, the case where the gate potential Vdcp of the cell on both sides of the selected cell is 4.5 V has been described. However, a desirable value of Vdcp is not limited to this value.
As will be described later, the distance may be within a predetermined range. Hereinafter, the lower limit value Vdcpmin and the upper limit value Vdcpmax of the desirable range of Vdcp will be described.
【0053】まず、下限値Vdcpminに関して説明する。First, the lower limit value Vdcpmin will be described.
【0054】書き込み時、ビット線上の“H”側の電位
Vchφ(2.3V)がしきい値落ちせずに伝播するため
には、Vdcpは、 Vdcp>Vchφ+Vths …(7) ただし、Vchφ=2.3V、Vths=1V …(8) でなければならない。これより、下限値Vdcpmin=3.
3Vを得ることができる。なお、多少しきい値落ちを許
容するとすれば、下限値Vdcpmin=2Vとしても構わな
い。At the time of writing, in order for the potential Vchφ (2.3 V) on the “H” side on the bit line to propagate without lowering the threshold value, Vdcp is determined as follows: Vdcp> Vchφ + Vths (7) where Vchφ = 2 0.3 V, Vths = 1 V (8) Thus, the lower limit value Vdcpmin = 3.
3V can be obtained. Note that the lower limit value Vdcpmin may be set to 2 V if a slight drop in the threshold value is allowed.
【0055】次に、上限値Vdcpmaxについて説明する。Next, the upper limit value Vdcpmax will be described.
【0056】なお、ここでは16個のセルを直列接続し
たNAND型セル構造の場合を考える。また、前述のと
おり、電源電圧をVcc、メモリセルのしきい値をVth、
選択ゲートのしきい値をVths、書き込み電圧をVpgm、
中間電位(書き込み禁止電圧)をVpassとして説明す
る。Here, a case of a NAND cell structure in which 16 cells are connected in series is considered. As described above, the power supply voltage is Vcc, the threshold of the memory cell is Vth,
The threshold of the select gate is Vths, the write voltage is Vpgm,
The description will be made on the assumption that the intermediate potential (write inhibit voltage) is Vpass.
【0057】まず、VpgmとVpassとを0Vからそれぞ
れ上昇させた後のチャネル領域の電位Vchを以下、算出
する。以下の計算では、簡単化のため、Vdcpは時間に
依存しない一定値であるものと仮定する(実際には、V
dcpは、本第1実施形態のほかに後述する第2〜第4実
施形態のような変形例に応じて多少変化するが、以下の
計算でもおおよその傾向は判断できる)。First, the potential Vch of the channel region after Vpgm and Vpass are respectively increased from 0 V is calculated below. In the following calculation, for simplicity, it is assumed that Vdcp is a constant value independent of time (actually, Vdcp
dcp slightly changes according to modified examples such as the second to fourth embodiments described later in addition to the first embodiment, but the approximate tendency can be determined by the following calculation.)
【0058】VpgmとVpassの初期値をゼロとする(時
刻t=0)。なお、VpgmとVpassが最終値の書き込み
電圧に到達した時をt=1とする。したがって、0<t
<1は、途中の状態を表す。The initial values of Vpgm and Vpass are set to zero (time t = 0). It is assumed that t = 1 when Vpgm and Vpass reach the final write voltage. Therefore, 0 <t
<1 indicates an intermediate state.
【0059】時刻tにおけるNAND型セル内のチャネ
ルの電圧Vch(t)は、 Vch(t)=Vchφ+(β/14)[(tVpgm−Vth−Vchφ) +13(tVpass−Vth−Vchφ)] …(9) ただし、Vchφ=Vcc−Vths …(10) となる。At time t, the voltage Vch (t) of the channel in the NAND cell is as follows: Vch (t) = Vchφ + (β / 14) [(tVpgm−Vth−Vchφ) +13 (tVpass−Vth−Vchφ)] ( 9) Here, Vchφ = Vcc−Vths (10)
【0060】なお、上記の(9)式では、16個あるメ
モリセルのうち、Vdcpが印加される2個のセルはブー
トには寄与せず、残りの14個のセルがブートに寄与す
るものと仮定している。In the above equation (9), of the 16 memory cells, the two cells to which Vdcp is applied do not contribute to booting, and the remaining 14 cells contribute to booting. It is assumed that
【0061】例えば、Vpgm=18V、Vpass=10
V、β=0.8、Vchφ=2.3(V)=3.3(V)
−1(V)とすると、(9)式より、 Vch(t)=8.457t−0.8Vth+0.46(V) …(11) が得られる。tが小さい間は、Vdcpがゲートに印加さ
れる2つのセル(選択セルの両隣のセル)もON状態で
ある。従って、チャネルの電位Vch(t)は、Vpgmや
Vpassの上昇に従って上昇し、チャネル全面で同一の値
を取る。しかし、このチャネルの電位Vch(t)がVdc
p−Vthx(Vthxは隣接制御ゲートのVth)になった瞬
間、選択セルの両隣のセルがOFF状態となり、選択セ
ルのチャネルとその他のセル(非選択セル)のチャネル
がOFFされて、チャネル全面での自己昇圧が終わる。
この後、選択されたセルのチャネルは選択的自己昇圧さ
れてその電位は高くなる。非選択セルのチャネルは自己
昇圧されるが、選択的自己昇圧されたチャネルの電位よ
りも低い電位になる。For example, Vpgm = 18V, Vpass = 10
V, β = 0.8, Vchφ = 2.3 (V) = 3.3 (V)
Assuming −1 (V), from equation (9), Vch (t) = 8.457t−0.8Vth + 0.46 (V) (11) is obtained. While t is small, the two cells to which Vdcp is applied to the gate (cells on both sides of the selected cell) are also in the ON state. Therefore, the channel potential Vch (t) increases as Vpgm and Vpass increase, and takes the same value over the entire channel. However, the potential Vch (t) of this channel is Vdc
At the moment when p-Vthx (Vthx is Vth of the adjacent control gate), the cells on both sides of the selected cell are turned off, the channel of the selected cell and the channel of the other cell (non-selected cell) are turned off, and the entire channel is turned off. Self-boosting ends at
Thereafter, the channel of the selected cell is selectively self-boosted, and its potential rises. The channels of the non-selected cells are self-boosted, but have a potential lower than the potential of the selectively self-boosted channel.
【0062】ここで、Vch(t)=Vdcp−Vthxの条件
を(11)式に代入すると、 Vdcp−Vth=8.457t−0.8Vth+0.46 …(12) となる。Here, when the condition of Vch (t) = Vdcp-Vthx is substituted into the equation (11), the following is obtained: Vdcp-Vth = 8.457t-0.8Vth + 0.46 (12)
【0063】実際には、非選択セルのしきい値Vthは種
々な値を取ることが考えられ、全ての状態について計算
すると膨大な量となる。以下、簡単化のため、非選択セ
ルのVthが−1V(消去状態)と+1V(書き込み状
態)の2つの場合についてのみ考える。In practice, it is conceivable that the threshold value Vth of a non-selected cell takes various values, and the calculation becomes enormous in all the states. Hereinafter, for simplicity, only the case where Vth of the unselected cell is -1 V (erased state) and +1 V (written state) will be considered.
【0064】上記(12)式からtを導出すると、 t=(Vdcp−0.2Vth−0.46)/8.457 …(13) が得られる。ただし、Vth=Vthx=±1Vとする。When t is derived from the above equation (12), t = (Vdcp−0.2Vth−0.46) /8.457 (13) is obtained. However, Vth = Vthx = ± 1V.
【0065】上記の(13)式において、Vth=+1
(V)の時、 t=(Vdcp−0.66)/8.457 …(14a) 一方、Vth=−1(V)の時、 t=(Vdcp−0.26)/8.457 …(14b) となる。In the above equation (13), Vth = + 1
When (V), t = (Vdcp−0.66) /8.457 (14a) On the other hand, when Vth = −1 (V), t = (Vdcp−0.26) /8.457 ( 14b).
【0066】上記の(14a)式において、例えばVdc
p=4.5Vの時、 t=tc=0.45(Vth=+1V) …(15) となり、この時刻tcにおけるVchは、 Vch(tc)=3.47V …(16) となる。In the above equation (14a), for example, Vdc
When p = 4.5V, t = tc = 0.45 (Vth = + 1V) (15), and Vch at this time tc is Vch (tc) = 3.47V (16).
【0067】一方、上記の(14b)式において、例え
ばVdcp=4.5Vの時、 t=tc=0.50(Vth=−1V) …(17) となり、この時刻tcにおけるVchは、 Vch(tc)=5.49V …(18) となる。On the other hand, in the above equation (14b), for example, when Vdcp = 4.5V, t = tc = 0.50 (Vth = −1V) (17), and Vch at time tc is Vch ( tc) = 5.49V (18)
【0068】このように上記時刻tc、すなわち時刻t
の最終値1の約半分(0.45〜0.5)の時点で、自
己昇圧から選択的自己昇圧に変化することがわかる。言
い換えると、0<t<tcの時は自己昇圧状態となり、
選択セルのチャネルと非選択セルのチャネルとは接続さ
れ、同電位の状態で自己昇圧される。一方、tc<t<
1の時は選択セルのチャネルと非選択セルのチャネルと
は切り離され、選択セルのチャネルは選択的自己昇圧状
態、非選択セルは自己昇圧状態となる。また、上記の各
式から、Vdcpが大きい程tcは大きくなり、Vdcpが小
さい程tcは小さくなることがわかる。As described above, the time tc, that is, the time t
At about half of the final value 1 (0.45 to 0.5), the self-boosting changes to the selective self-boosting. In other words, when 0 <t <tc, a self-boosting state is established,
The channel of the selected cell and the channel of the unselected cell are connected, and self-boosting is performed at the same potential. On the other hand, tc <t <
At 1, the channel of the selected cell is disconnected from the channel of the non-selected cell, the channel of the selected cell is in a selective self-boosting state, and the non-selected cell is in a self-boosting state. From the above equations, it can be seen that tc increases as Vdcp increases, and tc decreases as Vdcp decreases.
【0069】このように、tc<t<1の時刻において
は、選択セルのチャネル領域と非選択セルのチャネル領
域とではその後の昇圧の仕方が異なってくる。非選択セ
ルのチャネルの昇圧の様子は下記の(19)式で表され
る。また、選択セルのチャネルの昇圧の様子は下記の
(20)式で表される。As described above, at the time of tc <t <1, the manner of the subsequent boosting differs between the channel region of the selected cell and the channel region of the non-selected cell. The state of boosting of the channel of the non-selected cell is expressed by the following equation (19). The state of boosting the channel of the selected cell is expressed by the following equation (20).
【0070】 Vchn=Vch(1)=Vch(tc)+(1−tc)βVpass …(19) Vchs=Vch(1)=Vch(tc)+(1−tc)βVpgm …(20) 例えば、Vdcp=4.5Vの場合、 Vchn=7.5V (Vth=+1V) …(21a) Vchn=9.5V (Vth=−1V) …(21b) Vchs=10.7V (Vth=+1V) …(22a) Vchs=12.7V (Vth=−1V) …(22b) となる。Vchn = Vch (1) = Vch (tc) + (1-tc) βVpass (19) Vchs = Vch (1) = Vch (tc) + (1-tc) βVpgm (20) For example, Vdcp Vchn = 7.5V (Vth = + 1V) (21a) Vchn = 9.5V (Vth = -1V) (21b) Vchs = 10.7V (Vth = + 1V) (22a) Vchs = 12.7V (Vth = 1V) (22b)
【0071】Vdcpが取り得る理論上の上限値(最大
値)は、tc=1の直前で選択的自己昇圧が起こる条件
となる。従って、(14a)式、(14b)式において
tc=1を代入すると、 Vdcpmax=9.1V (Vth=+1V) …(23a) Vdcpmax=8.7V (Vth=−1V) …(23a) となる。言い換えれば、VpgmやVpassが最終値に達し
た時点で自己昇圧と選択的自己昇圧とが切り替わる時
(tc=1)が、Vdcpの上限値(最大値)Vdcpmaxに
相当する。Vdcpmaxは、上記の(23a)式、(23
b)式のうち、低い方の値を採用すると、8.7Vとな
る。Vpassが10Vであることを考慮すると、Vdcpmax
が電圧値Vpassよりも低い値となっていることが分か
る。The theoretical upper limit (maximum value) that Vdcp can take is a condition under which selective self-boosting occurs immediately before tc = 1. Therefore, when tc = 1 is substituted in the equations (14a) and (14b), Vdcpmax = 9.1V (Vth = + 1V) (23a) Vdcpmax = 8.7V (Vth = -1V) (23a) . In other words, when Vpgm or Vpass reaches the final value, switching between self-boosting and selective self-boosting (tc = 1) corresponds to the upper limit value (maximum value) Vdcpmax of Vdcp. Vdcpmax is calculated by the above equation (23a), (23
If the lower value of the expression b) is adopted, the value becomes 8.7V. Considering that Vpass is 10V, Vdcpmax
Is lower than the voltage value Vpass.
【0072】以上の結果、Vdcpの取り得る理論上の範
囲は、 2.0V<Vdcp<8.7V …(24) となる。As a result, the theoretical range that Vdcp can take is 2.0V <Vdcp <8.7V (24).
【0073】以下、Vdcpが3.5V、4.5V、6
V、8Vの4通りの場合について、tが0から1の範囲
でNAND型メモリセル内のチャネルの電位を計算した
結果の表を図15に示す。また、それをグラフ化したも
のを、それぞれ図16〜図19に示す。Hereinafter, Vdcp is 3.5 V, 4.5 V, 6
FIG. 15 is a table showing the results of calculating the potential of the channel in the NAND memory cell in the case where t ranges from 0 to 1 for the four cases of V and 8V. FIGS. 16 to 19 show graphs thereof.
【0074】なお、図16〜図19中におけるグラフの
横軸はtを示し、縦軸はVpgm、Vpass、Vch(Vchsや
Vchn)を示す。Vchs(+1)は、Vth=1Vの時の選
択セルのチャネルの電位を示し、Vchs(−1)は、Vt
h=−1Vの時の選択セルのチャネルの電位を示す。ま
た、Vchn(+1)は、Vth=1Vの時の非選択セルの
チャネルの電位を示し、Vchn(−1)は、Vth=−1
Vの時の非選択セルのチャネルの電位を示す。tc(−
1)は、Vth=−1Vの時の自己昇圧と選択的自己昇圧
との切り替わる時刻を示し、tc(+1)は、Vth=+
1Vの時の自己昇圧と選択的自己昇圧との切り替わる時
刻を示す。The horizontal axes of the graphs in FIGS. 16 to 19 indicate t, and the vertical axes indicate Vpgm, Vpass, and Vch (Vchs and Vchn). Vchs (+1) indicates the channel potential of the selected cell when Vth = 1V, and Vchs (-1) indicates Vt
It shows the potential of the channel of the selected cell when h = -1V. Vchn (+1) indicates the potential of the channel of the unselected cell when Vth = 1V, and Vchn (-1) indicates Vth = -1.
The potential of the channel of the non-selected cell at V is shown. tc (-
1) shows a time at which the self-boosting and the selective self-boosting are switched when Vth = -1 V, and tc (+1) is Vth = +
The time at which the voltage is switched between self-boosting and selective self-boosting at 1 V is shown.
【0075】図16〜図19から分かるように、Vdcp
=3.5Vの場合(図16)およびVdcp=4.5Vの
場合(図17)においては、Vthが−1Vと+1Vのい
ずれの場合も、選択的自己昇圧電位Vchsが非選択セル
の自己昇圧電位よりも高くなり、本発明の効果が明白に
現れている。ただし、Vdcpが大きくなればなるほど選
択セルの選択的自己昇圧電位と非選択セルの自己昇圧電
位との差は狭まり、本発明の効果が現れなくなる。特
に、Vdcp=8Vになると殆ど自己自己昇圧のみしか起
こらないことが分かる。As can be seen from FIGS. 16 to 19, Vdcp
= 3.5V (FIG. 16) and Vdcp = 4.5V (FIG. 17), the selective self-boosting potential Vchs is equal to the self-boosting voltage of the non-selected cell regardless of whether Vth is -1V or + 1V. It is higher than the potential, and the effect of the present invention is clearly shown. However, as Vdcp increases, the difference between the selective self-boosted potential of the selected cell and the self-boosted potential of the non-selected cells becomes narrower, and the effect of the present invention does not appear. In particular, it can be seen that when Vdcp = 8 V, almost only self-boosting occurs.
【0076】従って、本発明の効果が発揮される実用的
な範囲は、3V≦Vdcp≦6Vであると言える。Therefore, it can be said that the practical range in which the effect of the present invention is exhibited is 3V ≦ Vdcp ≦ 6V.
【0077】上記の説明から明らかなように、この実施
形態によれば、選択セルの両隣のセルのゲートに対して
上述したような適切な値のVdcpを印加することによ
り、選択されたNAND型セル列内のセルにランダムに
データを書き込んだ後、たとえ、次に書くべきセルがす
でに書いたセルよりもソース側に位置している場合であ
っても、ビット線BL1の電位0Vを選択されたセルの
チャネル部に伝えることができ、制御ゲートの電位Vpg
mによる書き込みを行うことができる。As is clear from the above description, according to this embodiment, by applying Vdcp of an appropriate value as described above to the gates of the cells on both sides of the selected cell, the selected NAND type is applied. After randomly writing data to cells in the cell column, even if the next cell to be written is located on the source side of the already written cell, the potential 0V of the bit line BL1 is selected. Of the control gate potential Vpg
m can be written.
【0078】なお、上記の説明から明らかなように、第
1実施形態の効果を得るためには、「0」書き込みする
ために選択されたセルに隣接する二つの非選択セルのう
ち、ビット線側のセルのみが導通すればよい。即ち、ソ
ース側の隣接セルは導通しなくても、選択されたセルへ
の書き込みは達成される。従って、第1実施形態の変形
例として、図20に示すように、ビット線側に隣接する
非選択セル1にのみVdcpを印加し、ソース側に隣接す
る非選択セル2には0Vを印加するように構成してもよ
い。また、ソース側の非選択セル2に、Vdcp未満の正
の電圧を印加するように構成してもよい。As apparent from the above description, in order to obtain the effect of the first embodiment, of the two non-selected cells adjacent to the cell selected to write "0", the bit line Only the cells on the side need to be conductive. That is, writing to the selected cell is achieved even if the adjacent cell on the source side does not conduct. Therefore, as a modification of the first embodiment, as shown in FIG. 20, Vdcp is applied only to the unselected cell 1 adjacent to the bit line side, and 0 V is applied to the unselected cell 2 adjacent to the source side. It may be configured as follows. Further, a configuration may be adopted in which a positive voltage lower than Vdcp is applied to the non-selected cells 2 on the source side.
【0079】次に、図22を参照して、本発明の第2実
施形態を説明する。この実施形態は電圧の制御タイミン
グが上記第1実施形態と異なるが、基本的な動作原理は
第1実施形態と同じである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in the voltage control timing, but the basic operation principle is the same as the first embodiment.
【0080】先ず、t0〜t1の期間において選択トラ
ンジスタSG1のゲート電圧を3.3Vにする。これに
よって、非選択NAND型セル列のチャネル部の電位
(Vch1、Vch2、Vch3)は約2Vにまで充電される。
t1〜t2の期間において、Vpgm、Vpass、Vdcpの電
位を0Vから4.5Vにまで上昇させる。これにより、
8個のメモリセルの制御ゲート全てに4.5Vが印加さ
れる。また、チャネル部の電位は約3Vまで上昇され
る。t2以降においては、Vpassを4.5Vから11V
へ、Vpgmを4.5Vから20Vへ上昇させる。これに
より、「1」保持セルのチャネルVch2は10Vにな
る。これはt2以後のタイミングにおいて、「1」保持
セルに隣接するメモリセルは、制御ゲートに加わる電圧
(Vdcp=4.5V)よりも自己昇圧したチャネル電位
の方が高くなり、OFF状態となるからである。その他
のチャネル部の電位(Vch1、Vch3)も7Vまで上昇す
る。この最終的な電位関係は、第1実施形態における図
20の電位関係と同じである。その結果、第1実施形態
と同様にして、非選択NAND型セル列での書き込み禁
止が達成される。First, during the period from t0 to t1, the gate voltage of the selection transistor SG1 is set to 3.3V. Thereby, the potentials (Vch1, Vch2, Vch3) of the channel portion of the non-selected NAND cell row are charged to about 2V.
In the period from t1 to t2, the potentials of Vpgm, Vpass, and Vdcp are increased from 0V to 4.5V. This allows
4.5 V is applied to all the control gates of the eight memory cells. Further, the potential of the channel portion is raised to about 3V. After t2, Vpass is changed from 4.5V to 11V.
And raise Vpgm from 4.5V to 20V. As a result, the channel Vch2 of the “1” holding cell becomes 10V. This is because, at the timing after t2, the memory cell adjacent to the “1” holding cell has a self-boosted channel potential higher than the voltage applied to the control gate (Vdcp = 4.5 V), and is turned off. It is. The potentials (Vch1, Vch3) of the other channel portions also rise to 7V. This final potential relationship is the same as the potential relationship in FIG. 20 in the first embodiment. As a result, similarly to the first embodiment, the write prohibition in the non-selected NAND cell row is achieved.
【0081】また、選択されたNAND型セル列での書
き込みについても、第1実施形態で説明したのと同様
に、ランダムに行うことができる。Also, writing in the selected NAND cell row can be performed at random, as described in the first embodiment.
【0082】次に、第3実施形態を図23を参照して説
明する。この実施形態も、電圧の制御タイミングが上記
第1実施形態とは異なるが、基本的な動作原理は第1実
施形態と同じである。Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment also differs from the first embodiment in the voltage control timing, but the basic operation principle is the same as the first embodiment.
【0083】t1〜t2の期間でVpgm、Vpass、Vdcp
を11Vに上昇させる。このとき、チャネル部の電位V
ch1、Vch2、Vch3は7Vまで上昇する。t2の時点に
おいて、Vdcpのみを7Vから4.5Vに下げ、「1」
保持セルに隣接するセルトランジスタをOFFさせる。
また、t2においてVpgmを11Vから20Vに上昇さ
せる。これにより、「1」保持セルのチャネル電位Vch
2のみが10Vに昇圧される。In the period from t1 to t2, Vpgm, Vpass, Vdcp
To 11V. At this time, the potential V of the channel portion
ch1, Vch2 and Vch3 rise to 7V. At time t2, only Vdcp is reduced from 7V to 4.5V, and "1"
The cell transistor adjacent to the holding cell is turned off.
At t2, Vpgm is increased from 11V to 20V. Thereby, the channel potential Vch of the “1” holding cell is
Only 2 is boosted to 10V.
【0084】この場合も、最終的な電位関係は第1実施
形態と同じであるから、非選択NAND型セル列におけ
る書き込み禁止、選択NAND型セル列における書き込
みは、第1実施形態と同様に行われる。Also in this case, since the final potential relationship is the same as in the first embodiment, writing is prohibited in the non-selected NAND cell column and writing in the selected NAND cell column is performed in the same manner as in the first embodiment. Will be
【0085】次に、図24を参照して第4実施形態を説
明する。この実施形態も、電圧の制御タイミングが上記
第1実施形態とは異なるが、基本的な動作原理は第1実
施形態と同じである。Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment also differs from the first embodiment in the voltage control timing, but the basic operation principle is the same as the first embodiment.
【0086】t0〜t1の期間において、選択ゲートS
G1の電位をVccよりも高い電位(Vcc+Vths以上、
例えば4.5V)にする。この場合は選択ゲートSG1
によるしきい値落ちがなく、ビット線BL1の電位がV
ccなので、このNAND型セル列のチャネル部にはVcc
(例えば3.3V)が伝わる。In the period from t0 to t1, the selection gate S
The potential of G1 is set to a potential higher than Vcc (Vcc + Vths or more,
For example, 4.5 V). In this case, the selection gate SG1
And the potential of the bit line BL1 becomes V
cc, Vcc is applied to the channel portion of this NAND cell row.
(For example, 3.3 V) is transmitted.
【0087】t1〜t2の期間において、Vpgmを0V
から高電圧(例えば20V)に上げ、Vpassを0Vから
11Vに上げ、Vdcpを0Vから4.5Vに上げる。こ
れにより、Vch1とVch3は7V、またVch2は10Vを
越える高い値にまで上昇する。このように、選択ゲート
トランジスタによるしきい値落ち(例えば1.0V)を
なくし、Vch1、Vch2、Vch3の電圧をより高くするこ
とができるので、誤書き込みが起こる可能性を更に低減
することができる。During the period from t1 to t2, Vpgm is set to 0V
To a high voltage (for example, 20V), Vpass is raised from 0V to 11V, and Vdcp is raised from 0V to 4.5V. As a result, Vch1 and Vch3 rise to 7V, and Vch2 rises to a high value exceeding 10V. As described above, the drop in the threshold voltage (for example, 1.0 V) due to the selection gate transistor can be eliminated, and the voltages of Vch1, Vch2, and Vch3 can be further increased, so that the possibility of erroneous writing can be further reduced. .
【0088】t2〜t3の期間において、この実施形態
では選択ゲートSG1の電位を4.5Vから3.3Vに
下げるようにしている。これは次の理由による。即ち、
この期間において、メモリセルのチャネル部Vch1、Vc
h2、Vch3の電位は第1〜第3実施形態の場合よりも高
く自己昇圧しているので、ノイズ等によりビット線の電
位が少しでも下がると、浮遊状態であるチャネル部から
ビット線へとリーク電流が流れ、チャネル部の電位が下
がって誤書き込みを起こす可能性がある。これを防止す
るために、SG1の電位を下げてリーク電流が流れ難く
している。In the period from t2 to t3, in this embodiment, the potential of the selection gate SG1 is reduced from 4.5V to 3.3V. This is for the following reason. That is,
During this period, the channel portions Vch1 and Vc of the memory cell
Since the potentials of h2 and Vch3 are self-boosted higher than in the first to third embodiments, if the potential of the bit line drops even slightly due to noise or the like, leakage from the floating channel portion to the bit line occurs. There is a possibility that a current flows and the potential of the channel portion drops to cause erroneous writing. To prevent this, the potential of SG1 is lowered to make it difficult for a leak current to flow.
【0089】図25は、本発明の第5実施形態における
電圧制御タイミングを示している。この実施形態におい
ても、第4実施形態と同じく、t0〜t1の期間におい
て、選択ゲートSG1の電位をVccよりも高い電位(V
cc+Vths以上、例えば4.5V)にする。従って、選
択ゲートSG1によるしきい値落ちがなく、ビット線B
L1の電位がVccなので、このNAND型セル列のチャ
ネル部にはVcc(例えば3.3V)が伝わる。FIG. 25 shows the voltage control timing in the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, as in the fourth embodiment, the potential of the selection gate SG1 is set to a potential higher than Vcc (V
(cc + Vths or more, for example, 4.5 V). Therefore, the threshold value does not drop due to the selection gate SG1, and the bit line B
Since the potential of L1 is Vcc, Vcc (for example, 3.3 V) is transmitted to the channel portion of this NAND cell row.
【0090】t1〜t2の期間においては、SG1の電
位を4.5V〜3.3Vに下げる。その理由は、第4実
施形態の場合と同じである。In the period from t1 to t2, the potential of SG1 is reduced to 4.5V to 3.3V. The reason is the same as in the fourth embodiment.
【0091】t2〜t3の期間において、Vpgmを0V
から高電圧(例えば20V)に上げ、Vpassを0Vから
11Vに上げ、Vdcpを0Vから4.5Vに上げる。こ
れにより、Vch1とVch3は7Vに上昇し、またVch2は
10Vを越える高い値にまで上昇する。その結果、選択
されたメモリセルには電子が注入されて書き込みがなさ
れ、非選択セルは書き込み禁止状態となる。During the period from t2 to t3, Vpgm is set to 0V
To a high voltage (for example, 20V), Vpass is raised from 0V to 11V, and Vdcp is raised from 0V to 4.5V. As a result, Vch1 and Vch3 rise to 7V, and Vch2 rises to a high value exceeding 10V. As a result, electrons are injected into the selected memory cell to perform writing, and the non-selected cells are in a write-inhibited state.
【0092】なお、以上の実施形態では、選択されたメ
モリセルと隣接する二つのメモリセルの何れに対して
も、それらの制御ゲート電極にVpassよりも低いVdcp
を印加してOFF状態とする場合について説明したが、
本発明はこれに限定されない。即ち、本発明では、メモ
リセル列のチャネル領域を部分的に自己昇圧する選択的
自己昇圧方式が利用可能となるような電圧が、隣接する
二つのメモリセルの制御ゲート電極に与えられればよい
から、例えば、一方にはVdcpを印加し、他方にはVpas
sを印加してもよい。但し、Vpgmが制御ゲート電極に印
加された「1」保持セルのチャネルのみを他のチャネル
領域よりも高く自己昇圧させる観点から、二つの隣接セ
ルの何れに対しても、それらのゲート電極にVdcpを印
加してOFF状態とするのが好ましい。In the above-described embodiment, for any of the two memory cells adjacent to the selected memory cell, Vdcp lower than Vpass is applied to their control gate electrodes.
Has been described to be in the OFF state by applying
The present invention is not limited to this. That is, in the present invention, a voltage that allows the use of the selective self-boosting method for partially self-boosting the channel region of the memory cell column may be applied to the control gate electrodes of two adjacent memory cells. For example, apply Vdcp to one and Vpas to the other
s may be applied. However, from the viewpoint of boosting only the channel of the “1” holding cell in which Vpgm is applied to the control gate electrode higher than the other channel regions, Vdcp is applied to the gate electrode of any two adjacent cells. Is preferably turned off by applying.
【0093】なお、上述した本発明の第一観点に基づく
実施形態に関しては、以下説明するような変形例も考え
られる。[0093] Regarding the embodiment based on the first aspect of the present invention described above, the following modified examples can be considered.
【0094】読み出し時においては、上記電圧Vdcp
を、選択されたNAND型メモリセル列の選択されたメ
モリセル以外のメモリセルの制御ゲート電極に印加され
る電圧と同じ電圧にしてもよい。このときの電圧は、ノ
ーマリONのメモリセルとノーマリOFFのメモリセル
のいずれに対しても導通状態にさせる電圧であり、ま
た、書き込み時において選択されたビット線の0V電位
が選択メモリセルのチャネル領域に適切に送られるよう
にする電圧である。At the time of reading, the voltage Vdcp
May be the same as the voltage applied to the control gate electrodes of the memory cells other than the selected memory cell in the selected NAND type memory cell column. The voltage at this time is a voltage for turning on both the normally ON memory cells and the normally OFF memory cells, and the 0 V potential of the bit line selected at the time of writing is set to the channel of the selected memory cell. This is the voltage that will be properly sent to the area.
【0095】また、上記電圧Vdcpを電源電圧と同じ電
圧にしてもよい。この場合、電圧Vdcpとして新たな電
圧を生成する必要がないという利点がある。The voltage Vdcp may be the same as the power supply voltage. In this case, there is an advantage that it is not necessary to generate a new voltage as the voltage Vdcp.
【0096】また、選択セルの両隣にある隣接セルの一
方が選択トランジスタS1である場合は、もう一方の隣
接セルのゲート電圧は、0Vでも4.5V(=Vdcp)
でもよく、またVdcp未満の正の電圧であってもよい。
選択NANDセル列側で0Vを隣接セルを通じて選択セ
ルに供給する必要がないからである。選択セルの両隣に
ある隣接セルの一方が選択トランジスタS2である場合
は、もう一方の隣接セルをオンさせるため、この隣接セ
ルのゲート電圧はVdcpであることが望ましい。When one of the adjacent cells on both sides of the selected cell is the selection transistor S1, the gate voltage of the other adjacent cell is 4.5V (= Vdcp) even if it is 0V.
Or a positive voltage lower than Vdcp.
This is because it is not necessary to supply 0 V to the selected cell through the adjacent cell on the selected NAND cell column side. When one of the adjacent cells on both sides of the selected cell is the selection transistor S2, the gate voltage of the adjacent cell is desirably Vdcp to turn on the other adjacent cell.
【0097】[本発明の第二観点に基づく実施形態]次
に、本発明の第二観点に基づく第6〜第7実施形態を説
明する。ここでは、NAND型EEPROMにおける消
去処理の技術を中心に説明する。[Embodiment Based on Second Aspect of the Present Invention] Next, sixth and seventh embodiments based on the second aspect of the present invention will be described. Here, a description will be given mainly of the erasing processing technology in the NAND type EEPROM.
【0098】図26、図27および図28は、本発明の
第6実施形態によるNAND型EEPROMの電圧制御
を示す図である。なお、この実施形態の平面図、等価回
路図、縦断面図および横断面図は、それぞれ従来技術の
説明で参照した図1(A)、図1(B)、図2および図
3と同一であるので、これらの図面を参照されたい。FIGS. 26, 27 and 28 are diagrams showing the voltage control of the NAND type EEPROM according to the sixth embodiment of the present invention. A plan view, an equivalent circuit diagram, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view of this embodiment are the same as those shown in FIGS. 1A, 1B, 2 and 3 referred to in the description of the prior art. Please refer to these drawings.
【0099】図26に示すように、データを消去すべき
選択セルを含む選択されたNAND型セル列に接続した
ビット線BL1には3.3Vを印加し、それ以外の非選
択ビット線BL2には0Vを印加する。As shown in FIG. 26, 3.3 V is applied to a bit line BL1 connected to a selected NAND cell row including a selected cell from which data is to be erased, and to other unselected bit lines BL2. Applies 0V.
【0100】先ず、ビット線BL1に接続されたNAN
D型セル列における、選択されたセルでのデータ消去
と、非選択セルでのデータ保持について説明する。図2
7のt1の期間において、図27に示すように、選択ゲ
ートSG1及び制御ゲートCG1〜CG8をVcc(例え
ば3.3V)にプリチャージする。一方、選択ゲートS
G2には0Vを印加して、選択トランジスタSG2をO
FFさせておく。この時、図27に示すように、チャネ
ル部の電位VCHNはVcc−Vths(Vthsは選択トランジ
スタのしきい値で1V程度)、即ち、3.3−1=2.
3Vとなり、選択ゲートSG2がOFFしているので、
チャネル部は浮遊状態になる。First, the NAN connected to the bit line BL1
Data erase in a selected cell and data retention in an unselected cell in a D-type cell row will be described. FIG.
In a period t1 of 7, as shown in FIG. 27, the selection gate SG1 and the control gates CG1 to CG8 are precharged to Vcc (for example, 3.3 V). On the other hand, select gate S
0 V is applied to G2, and the selection transistor SG2 is turned on by O.
Let it be FF. At this time, as shown in FIG. 27, the potential VCHN of the channel portion is Vcc-Vths (Vths is about 1 V as the threshold value of the selection transistor), that is, 3.3-1 = 2.
3V and the selection gate SG2 is OFF,
The channel portion is in a floating state.
【0101】次いで、t2の期間において、図26に示
すように、選択セルの制御ゲートCG6には−10Vを
印加し、非選択セルの制御ゲートG1〜G5、G7〜G
8には+10Vを印加する。この時、消去電圧−10V
が制御ゲートに印加された選択セルはOFFするが、こ
の選択セルよりもソース側およびドレイン側におけるチ
ャネル部はいずれも浮遊状態であるため、非選択セルの
制御ゲートに加わる10Vの電圧によって、2つのチャ
ネル部は9V程度にまで自己昇圧する。この自己昇圧に
ついては既に詳細に説明してあるので、ここでは説明を
省略する。なお、選択セルよりもドレイン側のチャネル
部は必ずしも浮遊状態でなくてもよく、選択ゲートSG
1に印加する電圧は例えば4.5Vであってもよい。Then, during the period of t2, as shown in FIG. 26, -10 V is applied to the control gate CG6 of the selected cell, and the control gates G1 to G5, G7 to G of the non-selected cell are applied.
To +8, + 10V is applied. At this time, the erase voltage -10V
Is applied to the control gate, the selected cell is turned off. However, since the channel portions on the source side and the drain side of this selected cell are both in a floating state, the voltage of 10 V applied to the control gate of the unselected cell causes One channel unit self-boosts to about 9V. Since the self-boosting has already been described in detail, the description is omitted here. Note that the channel portion on the drain side of the selected cell does not necessarily have to be in a floating state.
The voltage applied to 1 may be, for example, 4.5V.
【0102】これにより、選択されたセルの制御ゲート
が−10Vで、ソース・ドレインの少なくとも一方が9
Vとなるから、ゲートとソース・ドレインとの間には、
浮遊ゲート電極とソース・ドレインとの間にトンネル電
流を生じさせるのに十分な、19Vの電圧が印加され
る。従って、浮遊ゲート電極に蓄積されている電子は、
トンネル電流として浮遊ゲート電極から放出される。そ
の結果、選択されたメモリセルのしきい値は負(例え
ば、−2V)になり、ノーマリONの状態に変わってデ
ータが消去される。As a result, the control gate of the selected cell is -10 V, and at least one of the source and the drain is 9
V between the gate and the source / drain
A voltage of 19 V is applied which is sufficient to generate a tunnel current between the floating gate electrode and the source / drain. Therefore, the electrons stored in the floating gate electrode are
It is emitted from the floating gate electrode as a tunnel current. As a result, the threshold value of the selected memory cell becomes negative (for example, -2 V), and the data is erased instead of the normally ON state.
【0103】一方、非選択セルでは、制御ゲートの電位
が+10Vで、チャネルの電位は+9Vであるため、ゲ
ートと基板との間には電位差が+1Vしか加わらない。
従って、トンネル電流は流れず、メモリセルのしきい値
は初期状態を保つ。On the other hand, in a non-selected cell, since the potential of the control gate is +10 V and the potential of the channel is +9 V, only a potential difference of +1 V is applied between the gate and the substrate.
Therefore, no tunnel current flows and the threshold value of the memory cell remains in the initial state.
【0104】次に、このNAND型セル列との間で、そ
の制御ゲート電極を共有する他のNAND型セル列にお
けるデータの保持について説明する。Next, data retention in another NAND cell row sharing the control gate electrode with this NAND cell row will be described.
【0105】図26に示したように、ビット線BL2を
0Vとし、選択ゲートSG1の電位をVcc=3.3V、
全ての制御ゲートを3.3Vにした場合、図28のt1
の期間に、チャネル部の電位はすべて0Vになる。図2
8のt2の期間においては、図26に示したように、制
御ゲートCG6に消去電圧−10Vを印加すると共に、
その他の制御ゲートCG1〜CG5、CG7〜CG8に
は+10Vを与える。これにより、選択されたNAND
型セル列と同様、消去電圧が制御ゲート電極に印加され
たセルトランジスタはOFFするから、図26に示した
ように、チャネル領域はこの制御ゲートCG6と選択ゲ
ートSG1の間のチャネル領域1(電位VCHN1で示され
る領域)と、制御ゲートCG6と選択ゲートSG2の間
のチャネル領域2(電位VCHN2で示される領域)とに分
割される。選択ゲートSG1がONしているから、ドレ
イン側のチャネル領域1はビット線BL2に接続されて
おり、図28に示したように、その電位VCHN1は常に0
Vを保つ。一方、ソース側のチャネル領域2は、図26
の選択ゲートSG2がOFFしているから、その電位V
CHN2は浮遊状態となる。そのため、非選択セルの制御ゲ
ート電極の電位が+10Vになった時点で、図28に示
したように、チャネル領域2の電位VCHN2は0〜5V
(例えば、3V)にまで自己昇圧する。その結果、この
NAND型セル列では、CG1〜CG5の制御ゲートと
チャネル間の電位差は10V、CG7〜CG8の制御ゲ
ートとチャネル間の電位差は7Vになる。このような電
位差では、通常の消去時間を採用する限り、電荷蓄積層
と基板の間でトンネル電流は流れない。一方、チャネル
がOFFしたセルトランジスタについては、トンネル電
流が流れるとすれば、浮遊ゲートとソースまたはドレイ
ン領域との間の経路を通って流れることになる。しか
し、この経路での電位差は、10Vまたは13Vである
から、通常の消去時間を用いる限り、トンネル電流は流
れない。従って、このNAND型セル列では、データの
消去が行われることはない。As shown in FIG. 26, the bit line BL2 is set to 0V, the potential of the selection gate SG1 is set to Vcc = 3.3V,
When all the control gates are set to 3.3 V, t1 in FIG.
During the period, all the potentials of the channel portion become 0V. FIG.
In the period t2 of FIG. 8, as shown in FIG. 26, while applying the erase voltage -10 V to the control gate CG6,
+10 V is applied to the other control gates CG1 to CG5 and CG7 to CG8. Thereby, the selected NAND
As in the case of the type cell row, the cell transistor in which the erase voltage is applied to the control gate electrode is turned off. Therefore, as shown in FIG. 26, the channel region is the channel region 1 (potential VCHN1) and a channel region 2 (a region indicated by the potential VCHN2) between the control gate CG6 and the selection gate SG2. Since the selection gate SG1 is ON, the channel region 1 on the drain side is connected to the bit line BL2, and the potential VCHN1 is always 0 as shown in FIG.
Keep V. On the other hand, the source side channel region 2 is shown in FIG.
Is turned off, the potential V
CHN2 is in a floating state. Therefore, when the potential of the control gate electrode of the unselected cell becomes +10 V, as shown in FIG. 28, the potential VCHN2 of the channel region 2 is 0 to 5 V
(For example, 3 V). As a result, in this NAND cell row, the potential difference between the control gates of CG1 to CG5 and the channel is 10 V, and the potential difference between the control gates of CG7 to CG8 and the channel is 7 V. With such a potential difference, no tunnel current flows between the charge storage layer and the substrate as long as a normal erase time is employed. On the other hand, if a tunnel current flows in a cell transistor whose channel is turned off, it flows through a path between the floating gate and the source or drain region. However, since the potential difference in this path is 10 V or 13 V, no tunnel current flows as long as a normal erase time is used. Therefore, no data is erased in this NAND cell row.
【0106】上記のように、この実施形態では、データ
消去のために選択されたセルの制御ゲートに−10Vの
電圧を印加し、且つK.D.Suh et al.の自己昇圧方式を利
用してソース・ドレインを9Vに昇圧させることによ
り、選択されたセルの制御ゲート電極とソース・ドレイ
ンとの間に、データを消去するために十分な電圧を加え
ている。即ち、制御ゲート電極とNAND型セル列のチ
ャネル領域には逆極性の電圧を印加しているので、夫々
の電圧の絶対値は、片方の電圧を0Vとする場合に比較
して略半分の値にすることができる。例えば、従来技術
で説明したフラッシュ消去の場合には、制御ゲートを0
Vにしているため、Pウェル層には20Vの高電圧を印
加する必要があったことと比較されたい。こうして、消
去電圧の絶対値を低下させ得るため、この実施形態で
は、NAND型EEPROMを構成するトランジスタと
して、従来のような高耐圧トランジスタを必要としな
い。また、配線間の設計ルールも通常の低電圧が使用さ
れる場合と同様にすることができるので、素子の高密度
化およびチップサイズの縮小を達成することができる。
更に、高電圧を使用しなくて済むので、信頼性も向上す
る。As described above, in this embodiment, a voltage of -10 V is applied to the control gate of the cell selected for data erasing, and the source / drain is applied using the self-boosting method of KDSuh et al. Is raised to 9V, thereby applying a voltage sufficient to erase data between the control gate electrode and the source / drain of the selected cell. That is, since voltages of opposite polarities are applied to the control gate electrode and the channel region of the NAND cell row, the absolute value of each voltage is approximately half the value when one of the voltages is set to 0V. Can be For example, in the case of the flash erase described in the related art, the control gate is set to 0.
Compare with the fact that it was necessary to apply a high voltage of 20 V to the P-well layer because V was set to V. In this manner, since the absolute value of the erase voltage can be reduced, in this embodiment, a high breakdown voltage transistor as in the related art is not required as a transistor constituting the NAND EEPROM. In addition, since the design rule between the wirings can be the same as that in the case where a normal low voltage is used, it is possible to achieve a higher density of elements and a reduction in chip size.
Further, since high voltage is not required, reliability is improved.
【0107】なお、以上の説明では、選択された一つの
セル毎にデータを消去するビット消去について説明した
が、制御ゲート電極を共有する所定の数のNAND型セ
ル列についてのビット線BLを全て3.3Vにすれば、
これらのNAND型セル列の全てにおいて、選択された
制御ゲートに接続されたセルを一括消去すること、即
ち、ページ分一括して消去する「ページ消去」が可能と
なる。In the above description, bit erasing for erasing data for each selected cell has been described. However, all bit lines BL for a predetermined number of NAND cell rows sharing a control gate electrode are used. 3.3V
In all of these NAND-type cell columns, it is possible to collectively erase cells connected to the selected control gate, that is, to perform “page erasure” for erasing all pages at once.
【0108】次に、図29を参照して第7実施形態を説
明する。この実施形態では、Nウェル層およびPウェル
層が形成されておらず、メモリセル部はp型基板上に直
接形成されている。消去時の電圧制御のタイミングは、
上記第6実施形態と同じである。Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the N-well layer and the P-well layer are not formed, and the memory cell section is formed directly on the p-type substrate. The timing of voltage control during erasing is
This is the same as the sixth embodiment.
【0109】この実施形態によれば、p型基板の電位を
0Vにすることができるため、周辺CMOS回路のNチ
ャネルトランジスタと同様に、NAND型メモリセルア
レイをもこのp型基板領域に形成できる。従って、図2
に示されるNAND型EEPROMのように、メモリセ
ル部を形成するためのNウェル層およびPウェル層を形
成する必要がなくなり、プロセス工程を簡略化すること
ができる。According to this embodiment, since the potential of the p-type substrate can be set to 0 V, a NAND-type memory cell array can be formed in this p-type substrate region, similarly to the N-channel transistor of the peripheral CMOS circuit. Therefore, FIG.
As in the case of the NAND type EEPROM shown in FIG. 1, there is no need to form an N-well layer and a P-well layer for forming a memory cell portion, and the process steps can be simplified.
【0110】なお、本発明は上述の各実施の形態に限定
されるものではなく、その要旨の範囲で種々変形して実
施することが可能である。The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented with various modifications within the scope of the invention.
【0111】[0111]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の第一観点
によれば、非選択ビット線に接続するNAND型セル列
において、制御ゲート電極に書き込み高電圧が印加され
るメモリセル部はチャネル電位が十分に自己昇圧するた
め、書き込み時にかかるストレスが軽減される。一方、
NAND型セル列内の任意のメモリセルにデータを書き
込んだ後も、問題なくランダムにデータを書き込むこと
ができる。更に、従来のデバイス性能を劣化させること
なく、信頼性を向上させることができる。As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, in the NAND cell row connected to the non-selected bit line, the memory cell section to which the write high voltage is applied to the control gate electrode is provided. Since the channel potential is sufficiently self-boosted, stress applied at the time of writing is reduced. on the other hand,
Even after data is written to an arbitrary memory cell in the NAND cell row, data can be randomly written without any problem. Further, the reliability can be improved without deteriorating the conventional device performance.
【0112】また、本発明の第二観点によれば、消去時
に従来のような高電圧を用いる必要がないため、昇圧回
路の段数を低減することが可能となる。更に、トランジ
スタを高耐圧にする必要がないため、周辺回路の占める
面積を削減することができる。加えて、低電圧で消去動
作が可能であるため、素子の信頼性を向上させることが
でき、歩留まりの向上も期待できる。Further, according to the second aspect of the present invention, it is not necessary to use a high voltage as in the prior art at the time of erasing, so that the number of stages of the booster circuit can be reduced. Further, since it is not necessary to increase the breakdown voltage of the transistor, the area occupied by the peripheral circuit can be reduced. In addition, since the erasing operation can be performed at a low voltage, the reliability of the device can be improved, and an improvement in yield can be expected.
【図1】NAND型EEPROMのメモリセル列を示す
平面図及びその等価回路図。FIG. 1 is a plan view showing a memory cell column of a NAND type EEPROM and its equivalent circuit diagram.
【図2】図1(A)のII−II線に沿う断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
【図3】図1(A)のIII−III線に沿う断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
【図4】従来のNAND型EEPROMにおける読み出
し、消去および書き込みにおける電圧制御の例を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing an example of voltage control in reading, erasing, and writing in a conventional NAND EEPROM.
【図5】メモリセルの情報が「1」又は「0」のとき
の、セルトランジスタのしきい値を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a threshold value of a cell transistor when information of a memory cell is “1” or “0”;
【図6】自己昇圧方式における書き込み方法を示す説明
図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a writing method in a self-boosting method.
【図7】自己昇圧方式での書き込みにおける電圧制御の
タイミングを説明する図。FIG. 7 is a diagram illustrating timing of voltage control in writing in a self-boosting method.
【図8】メモリセルトランジスタの電極電位および電極
間の容量を解析して示す図。FIG. 8 is a diagram showing an analysis of electrode potential and capacitance between electrodes of a memory cell transistor.
【図9】図6(C)の状態Bにおいて各電極にかかる電
位を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a potential applied to each electrode in a state B in FIG. 6C.
【図10】選択的自己昇圧方式における書き込み方法に
ついて説明する図。FIG. 10 illustrates a writing method in a selective self-boosting method.
【図11】選択的自己昇圧方式において、書き込み時の
各電極にかかる電位とチャネル電位との間の関係を示す
図。FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a potential applied to each electrode and a channel potential at the time of writing in a selective self-boosting method.
【図12】自己昇圧方式において、書き込み時の各電極
に印加される電位とチャネル電位との間の関係を示す
図。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a potential applied to each electrode during writing and a channel potential in the self-boosting method.
【図13】本発明の改良された選択的書き込み方式にお
ける、書き込み時の電圧制御を示す図。FIG. 13 is a diagram showing voltage control during writing in the improved selective writing method of the present invention.
【図14】本発明の改良された選択的書き込み方式にお
ける、書き込み時の動作を説明するための電位関係図。FIG. 14 is a potential relation diagram for explaining an operation at the time of writing in the improved selective writing method of the present invention.
【図15】NAND型メモリセル内のチャネルの電位上
昇と時間との関係を示す図。FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a rise in potential of a channel in a NAND memory cell and time.
【図16】図15の表に示されるデータの一部をグラフ
化した図。FIG. 16 is a graph showing a part of data shown in the table of FIG. 15;
【図17】図15の表に示されるデータの一部をグラフ
化した図。FIG. 17 is a graph showing a part of data shown in the table of FIG. 15;
【図18】図15の表に示されるデータの一部をグラフ
化した図。FIG. 18 is a graph showing a part of the data shown in the table of FIG. 15;
【図19】図15の表に示されるデータの一部をグラフ
化した図。FIG. 19 is a graph showing a part of data shown in the table of FIG. 15;
【図20】本発明の第1実施形態の変形例における、図
14と同様の説明図。FIG. 20 is an explanatory view similar to FIG. 14 in a modification of the first embodiment of the present invention.
【図21】本発明の改良された選択的書き込み方式にお
ける、電圧制御タイミングの第1実施形態を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a first embodiment of voltage control timing in the improved selective writing method of the present invention.
【図22】本発明の改良された選択的書き込み方式にお
ける、電圧制御タイミングの第2実施形態を示す図。FIG. 22 is a diagram showing a second embodiment of the voltage control timing in the improved selective writing method of the present invention.
【図23】本発明の改良された選択的書き込み方式にお
ける、電圧制御タイミングの第3実施形態を示す図。FIG. 23 is a diagram showing a third embodiment of the voltage control timing in the improved selective writing method of the present invention.
【図24】本発明の改良された選択的書き込み方式にお
ける、電圧制御タイミングの第4実施形態を示す図。FIG. 24 is a diagram showing a fourth embodiment of the voltage control timing in the improved selective writing method of the present invention.
【図25】本発明の改良された選択的書き込み方式にお
ける、電圧制御タイミングの第5実施形態を示す図。FIG. 25 is a diagram showing a fifth embodiment of the voltage control timing in the improved selective writing method of the present invention.
【図26】本発明の第6実施形態における、消去時の電
圧制御を示す図。FIG. 26 is a diagram showing voltage control at the time of erasing in a sixth embodiment of the present invention.
【図27】本発明の第6実施形態における、選択された
NAND型セル列での選択されたセルでの消去動作、並
びに非選択セル列での消去禁止動作を説明するための
図。FIG. 27 is a diagram illustrating an erase operation on a selected cell in a selected NAND cell row and an erase inhibit operation on a non-selected cell row in the sixth embodiment of the present invention.
【図28】本発明の第6実施形態における、他のNAN
D型セル列での消去禁止動作を説明するための図。FIG. 28 shows another NAN according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining an erase prohibition operation in a D-type cell column.
【図29】本発明の第7実施形態におけるNAND型E
EPROMのメモリセル列を示す断面図。FIG. 29 shows a NAND type E according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a memory cell column of an EPROM.
11…P型基板、 12…素子分離領域、 13…トンネル酸化膜、 14…電荷蓄積層、 15…インター絶縁膜、 16…制御ゲート、 17…層間絶縁膜、 18…ビット線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... P type substrate, 12 ... Element isolation region, 13 ... Tunnel oxide film, 14 ... Charge storage layer, 15 ... Inter insulating film, 16 ... Control gate, 17 ... Interlayer insulating film, 18 ... Bit line.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/792
Claims (20)
な複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルのビット
線側の一端に設けられた第一の選択ゲートトランジスタ
と、前記複数のメモリセルのソース線側の他端に設けら
れた第二の選択ゲートトランジスタとで構成されたNA
ND型メモリセル列を具備した不揮発性半導体記憶装置
であって、 選択されたNAND型メモリセル列の選択されたメモリ
セルに書き込みを行うに際し、前記選択されたNAND
型メモリセル列にはビット線から低電圧が印加される一
方、この選択されたNAND型メモリセル列との間で制
御ゲート電極を共有する非選択NAND型メモリセル列
には、ビット線から高電圧が印加されると共に、そのチ
ャネル領域の電位が浮遊状態にされ、 前記選択されたメモリセルの制御ゲート電極に、前記選
択されたNAND型メモリセル列におけるチャネル領域
との間の電位差がデータの書き込みに十分であるような
第1の電圧が印加され、 前記選択されたメモリセルに隣接するメモリセルのう
ち、少なくとも一方のメモリセルの制御ゲート電極に、
ノーマリOFFの状態にある場合の該メモリセルをON
させるのに十分であり、且つ非選択NAND型メモリセ
ル列では、選択されたメモリセルと前記制御ゲート電極
を共有したメモリセルにおけるチャネル電位の選択的自
己昇圧を可能とする第2の電圧が印加されることを特徴
とする不揮発性半導体記憶装置。1. A plurality of electrically rewritable memory cells connected in series, a first select gate transistor provided at one end of the plurality of memory cells on a bit line side, and the plurality of memories A second select gate transistor provided at the other end on the source line side of the cell.
What is claimed is: 1. A non-volatile semiconductor storage device including an ND type memory cell column, wherein when writing to a selected memory cell of a selected NAND type memory cell column,
A low voltage is applied from the bit line to the type memory cell column, while a non-selected NAND type memory cell column sharing a control gate electrode with the selected NAND type memory cell column is supplied with a high voltage from the bit line. When a voltage is applied, the potential of the channel region is floated, and the potential difference between the control gate electrode of the selected memory cell and the channel region in the selected NAND-type memory cell column is the data difference. A first voltage sufficient for writing is applied, and a control gate electrode of at least one of the memory cells adjacent to the selected memory cell is
Turns on the memory cell when it is in the normally OFF state
In the non-selected NAND-type memory cell column, a second voltage is applied that is sufficient to cause the channel potential to be selectively self-boosted in the memory cell sharing the control gate electrode with the selected memory cell. A nonvolatile semiconductor memory device.
ル以外の選択NAND型メモリセル列内のメモリセルの
制御ゲート電極に、これらのメモリセルにおける書き込
みを禁止でき、且つ非選択NAND型メモリセル列のチ
ャネル電位の自己昇圧を可能とする第3の電圧が印加さ
れることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体
記憶装置。2. A method according to claim 1, wherein writing to the control gate electrodes of the memory cells in the selected NAND type memory cell row other than the memory cells to which the first and second voltages are applied can be prohibited, and unselected NAND cells can be written. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a third voltage enabling self-boosting of a channel potential of the type memory cell column is applied.
の電圧の関係は、第1の電圧>第3の電圧>第2の電圧
>0であることを特徴とする請求項2に記載の不揮発性
半導体記憶装置。3. The first voltage, the second voltage and a third voltage.
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the relationship of the following voltages is: first voltage> third voltage> second voltage> 0. 4.
リセルに隣接するメモリセルのうち、前記ビット線に近
い方のメモリセルの制御ゲート電極に印加されることを
特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。4. The memory cell according to claim 1, wherein the second voltage is applied to a control gate electrode of a memory cell which is closer to the bit line among memory cells adjacent to the selected memory cell. 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to item 2.
モリセルのうち、前記ソース線に近い方のメモリセルの
制御ゲート電極に、前記選択されたメモリセルと当該制
御ゲート電極を共有する非選択NAND型メモリセル列
のメモリセル1個におけるチャネル電位の選択的自己昇
圧を可能とする第4の電圧が印加されることを特徴とす
る請求項4に記載の不揮発性半導体記憶装置。5. An unselected memory cell sharing a control gate electrode with the selected memory cell as a control gate electrode of a memory cell adjacent to the source line among memory cells adjacent to the selected memory cell. 5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein a fourth voltage enabling selective self-boosting of a channel potential in one memory cell of the NAND type memory cell column is applied.
圧および第4の電圧の関係は、第1の電圧>第3の電圧
>第2の電圧>第4の電圧≧0であることを特徴とする
請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。6. The relationship among the first voltage, the second voltage, the third voltage, and the fourth voltage is: first voltage> third voltage> second voltage> fourth voltage ≧ 0 The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein
圧および第4の電圧の関係は、第1の電圧>第3の電圧
>第2の電圧≧第4の電圧>0であることを特徴とする
請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。7. The relationship among the first voltage, the second voltage, the third voltage and the fourth voltage is as follows: first voltage> third voltage> second voltage ≧ fourth voltage> 0. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein
されたNAND型メモリセル列の選択されたメモリセル
以外のメモリセルの制御ゲート電極に印加される電圧と
同じ電圧であることを特徴とする請求項1に記載の不揮
発性半導体記憶装置。8. The second voltage is the same as a voltage applied to a control gate electrode of a memory cell other than a selected memory cell in a selected NAND type memory cell column at the time of reading. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
であることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導
体記憶装置。9. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second voltage is the same as a power supply voltage.
ゲート電圧は電源電圧に設定され、 前記各制御ゲート電極の電位は、前記電源電圧より低い
電位にされた後に、それぞれ最終設定電圧として前記の
第1の電圧、第2の電圧、第3の電圧および第4の電圧
に設定されることを特徴とする請求項5に記載の不揮発
性半導体記憶装置。10. The gate voltage of the first select gate transistor is set to a power supply voltage, and the potential of each of the control gate electrodes is set to a potential lower than the power supply voltage, and then each of the control gate electrodes is set as a final set voltage. 6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the first voltage, the second voltage, the third voltage, and the fourth voltage are set.
ゲート電圧は電源電圧に設定され、 前記各制御ゲート電極の電位は、第1の期間で前記電源
電圧より低い電位にされ、第2の期間で一時的に前記第
2の電圧と略同一の電圧にまで上昇され、その後にそれ
ぞれ最終設定電圧として前記の第1の電圧、第2の電
圧、第3の電圧および第4電圧に設定されることを特徴
とする請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。11. A gate voltage of the first selection gate transistor is set to a power supply voltage, a potential of each of the control gate electrodes is set to a potential lower than the power supply voltage in a first period, and in a second period. The voltage is temporarily increased to substantially the same voltage as the second voltage, and thereafter set to the first voltage, the second voltage, the third voltage, and the fourth voltage as final setting voltages, respectively. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein:
ゲート電圧は電源電圧に設定され、 前記各制御ゲート電極の電位は、第1の期間で前記電源
電圧より低い電位にされ、第2の期間で一時的に前記第
3の電圧と略同一の電圧にまで上昇され、その後にそれ
ぞれ最終設定電圧として前記の第1の電圧、第2の電
圧、第3の電圧および第4電圧に設定されることを特徴
とする請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。12. A gate voltage of the first selection gate transistor is set to a power supply voltage, a potential of each of the control gate electrodes is set to a potential lower than the power supply voltage in a first period, and in a second period. Temporarily raising the voltage to substantially the same voltage as the third voltage, and thereafter setting the first voltage, the second voltage, the third voltage, and the fourth voltage as final setting voltages, respectively; The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein:
ゲート電圧は、第1の期間および第2の期間の間は電源
電圧よりも高い電圧とされ、第3の期間では前記電源電
位とされ、 前記各制御ゲート電極の電位は、前記第1の期間で前記
電源電圧より低い電位にされ、前記第2の期間でそれぞ
れ最終設定電圧として前記の第1の電圧、第2の電圧、
第3の電圧および第4電圧に設定されることを特徴とす
る請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。13. A gate voltage of the first select gate transistor is higher than a power supply voltage during a first period and a second period, and is the power supply potential during a third period. The potential of each control gate electrode is set to a potential lower than the power supply voltage in the first period, and the first voltage, the second voltage,
6. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the third voltage and the fourth voltage are set.
ゲート電圧は、第1の期間の間は電源電圧よりも高い電
圧とされ、第2の期間および第3の期間では前記電源電
位にされ、 前記各制御ゲート電極の電位は、前記第1の期間および
第2の期間で前記電源電圧より低い電位にされ、前記第
3の期間でそれぞれ最終設定電圧として前記の第1の電
圧、第2の電圧、第3の電圧および第4電圧に設定され
ることを特徴とする請求項5に記載の不揮発性半導体記
憶装置。14. A gate voltage of the first select gate transistor is set to a voltage higher than a power supply voltage during a first period, and is set to the power supply potential in a second period and a third period. The potential of each control gate electrode is set to a potential lower than the power supply voltage in the first and second periods, and the first and second voltages are respectively set as final setting voltages in the third period. 6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the voltage is set to a third voltage and a fourth voltage.
及び第二の選択ゲートトランジスタのいずれかに隣接し
ている場合、前記選択されたメモリセルの他方の隣のメ
モリセルの制御ゲート電極に前記第2の電圧または第4
の電圧が印加されることを特徴とする請求項5に記載の
不揮発性半導体記憶装置。15. When the selected memory cell is adjacent to one of the first and second select gate transistors, a control gate electrode of a memory cell adjacent to the other of the selected memory cells is provided. The second voltage or the fourth voltage;
6. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the following voltage is applied.
能な複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルのビッ
ト線側の一端に設けられた第一の選択ゲートトランジス
タと、前記複数のメモリセルのソース線側の他端に設け
られた第二の選択ゲートトランジスタとで構成されたN
AND型メモリセル列を具備した不揮発性半導体記憶装
置であって、 選択されたNAND型メモリセル列の選択されたメモリ
セルに書き込みを行うに際し、前記選択されたNAND
型メモリセル列および前記NAND型メモリセル列との
間で前記制御ゲート電極を共有する非選択NAND型メ
モリセル列に対して、ビット線から少なくとも前記選択
されたメモリセルおよび選択されたメモリセルと前記制
御ゲート電極を共有する非選択NAND型メモリセル列
のメモリセルのチャネル領域まで実質的にビット線電位
が伝えられ、且つ前記非選択NAND型メモリセル列の
チャネル領域が浮遊状態にされ、 前記選択されたNAND型メモリセル列における制御ゲ
ート電極の電位が所定レベルにまで上昇され、容量結合
によって前記非選択NAND型メモリセル列におけるチ
ャネル領域の電位が自己昇圧され、 前記チャネル領域の自己昇圧電位と前記選択されたメモ
リセルに隣接したメモリセルの制御ゲート電極電位との
間の電位差を利用して、前記非選択NAND型メモリセ
ル列における該隣接メモリセルと前記制御ゲート電極を
共有するメモリセルがOFF状態にされ、 前記メモリセルがOFF状態になった後に、前記選択さ
れたメモリセルと前記制御ゲート電極を共有する非選択
NAND型メモリセル列のメモリセルのチャネル電位が
最終電位にまで昇圧されることを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置。16. A plurality of electrically rewritable memory cells connected in series, a first select gate transistor provided at one end of the plurality of memory cells on a bit line side, and the plurality of memories And a second select gate transistor provided at the other end of the cell on the source line side.
What is claimed is: 1. A nonvolatile semiconductor memory device including an AND-type memory cell column, wherein when writing to a selected memory cell of a selected NAND-type memory cell column,
A non-selected NAND type memory cell column sharing the control gate electrode between the non-selected memory cell column and the NAND type memory cell column, and at least the selected memory cell and the selected memory cell from a bit line. The bit line potential is substantially transmitted to the channel region of the memory cell of the non-selected NAND memory cell column sharing the control gate electrode, and the channel region of the non-selected NAND memory cell column is floated, The potential of the control gate electrode in the selected NAND-type memory cell column is raised to a predetermined level, and the potential of the channel region in the non-selected NAND-type memory cell column is self-boosted by capacitive coupling. And the control gate electrode potential of a memory cell adjacent to the selected memory cell. Utilizing the potential difference, the memory cell sharing the control gate electrode with the adjacent memory cell in the non-selected NAND type memory cell column is turned off, and after the memory cell is turned off, the selected memory cell is turned off. A non-volatile semiconductor memory device, wherein a channel potential of a memory cell in a non-selected NAND type memory cell column sharing a control gate electrode with a memory cell is boosted to a final potential.
能な複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルのビッ
ト線側の一端に設けられた第一の選択ゲートトランジス
タと、前記複数のメモリセルのソース線側の他端に設け
られた第二の選択ゲートトランジスタとで構成されたN
AND型メモリセル列を具備した不揮発性半導体記憶装
置であって、 前記NAND型メモリセル列における選択されたメモリ
セルのデータ消去を行う際に、前記NAND型メモリセ
ル列について、少なくとも選択されたメモリセルと前記
第二の選択ゲートトランジスタの間のメモリセルのチャ
ネル領域にビット線からの第1の電圧が伝えられてその
チャネル領域の電位が浮遊状態にされつつ、前記選択さ
れたメモリセルの制御ゲート電極に第2の電圧が、非選
択メモリセルの制御ゲート電極に第3の電圧が夫々印加
され、この場合の前記第2の電圧の極性と、前記第1お
よび第3の電圧の極性とが逆極性であることを特徴とす
る不揮発性半導体記憶装置。17. A plurality of electrically rewritable memory cells connected in series, a first select gate transistor provided at one end of the plurality of memory cells on a bit line side, and the plurality of memories And a second select gate transistor provided at the other end of the cell on the source line side.
A nonvolatile semiconductor memory device comprising an AND-type memory cell column, wherein when erasing data of a selected memory cell in the NAND-type memory cell column, at least a selected memory of the NAND-type memory cell column is selected. The first voltage is transmitted from the bit line to the channel region of the memory cell between the cell and the second select gate transistor, and the potential of the channel region is floated while controlling the selected memory cell. A second voltage is applied to the gate electrode, and a third voltage is applied to the control gate electrode of the unselected memory cell. In this case, the polarity of the second voltage, the polarity of the first and third voltages, Have the opposite polarities.
ト電極には負の電位が与えられ、非選択メモリセルの制
御ゲート電極には正の電圧が与えられ、ビット線には正
の電圧が与えられることを特徴とする請求項17に記載
の不揮発性半導体記憶装置。18. A negative potential is applied to a control gate electrode of the selected memory cell, a positive voltage is applied to a control gate electrode of an unselected memory cell, and a positive voltage is applied to a bit line. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 17, wherein:
ート電極を共有する他のNAND型メモリセル列につい
て、ビット線に0Vが与えられ、該他のNAND型メモ
リセル列における全メモリセルが非消去の状態にされる
ことを特徴とする請求項17に記載の不揮発性半導体記
憶装置。19. A voltage of 0 V is applied to a bit line of another NAND memory cell column sharing a control gate electrode with the NAND memory cell column, and all memory cells in the other NAND memory cell column are not erased. 18. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 17, wherein said nonvolatile semiconductor memory device is set in a state of:
体基板上にウェル拡散層を形成することなく直接形成さ
れることを特徴とする請求項17に記載の不揮発性半導
体記憶装置。20. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 17, wherein said NAND type memory cell column is formed directly without forming a well diffusion layer on a semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4836598A JPH10302488A (en) | 1997-02-27 | 1998-02-27 | Non-volatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-44007 | 1997-02-27 | ||
JP4400797 | 1997-02-27 | ||
JP4836598A JPH10302488A (en) | 1997-02-27 | 1998-02-27 | Non-volatile semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10302488A true JPH10302488A (en) | 1998-11-13 |
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ID=26383851
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Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPH10302488A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6967894B2 (en) | 2003-12-17 | 2005-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Non-volatile semiconductor memory device and electric device with the same |
JP2007506221A (en) * | 2003-09-17 | 2007-03-15 | サンディスク コーポレイション | Nonvolatile memory and method with coupling compensation between bitlines |
KR100764053B1 (en) | 2006-08-10 | 2007-10-08 | 삼성전자주식회사 | Flash memory device and its program method |
JP2008047278A (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Memory device selectively using self-boost program operation and program method thereof |
US7369439B2 (en) | 2005-04-20 | 2008-05-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor integrated circuit device having nonvolatile semiconductor memory and programming method thereof |
KR100894097B1 (en) * | 2006-12-29 | 2009-04-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | Program method of NAND flash memory device using self-boosting |
JP2009533795A (en) * | 2006-04-12 | 2009-09-17 | サンディスク コーポレイション | Reduction of program disturbance during reading |
JP2010511264A (en) * | 2006-11-30 | 2010-04-08 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Flash memory program prohibition method |
JP2010518538A (en) * | 2007-02-07 | 2010-05-27 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Source side asymmetric precharge program method |
JP2011054234A (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
US8755228B2 (en) | 2012-08-09 | 2014-06-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Writing method of nonvolatile semiconductor memory device |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP4836598A patent/JPH10302488A/en active Pending
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007506221A (en) * | 2003-09-17 | 2007-03-15 | サンディスク コーポレイション | Nonvolatile memory and method with coupling compensation between bitlines |
US6967894B2 (en) | 2003-12-17 | 2005-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Non-volatile semiconductor memory device and electric device with the same |
US7369439B2 (en) | 2005-04-20 | 2008-05-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor integrated circuit device having nonvolatile semiconductor memory and programming method thereof |
JP2009533795A (en) * | 2006-04-12 | 2009-09-17 | サンディスク コーポレイション | Reduction of program disturbance during reading |
KR100764053B1 (en) | 2006-08-10 | 2007-10-08 | 삼성전자주식회사 | Flash memory device and its program method |
JP2008047278A (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Memory device selectively using self-boost program operation and program method thereof |
US7800950B2 (en) | 2006-08-10 | 2010-09-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory devices and methods using selective self-boost programming operations |
US8300468B2 (en) | 2006-11-30 | 2012-10-30 | Mosaid Technologies Incorporated | Flash memory program inhibit scheme |
JP2010511264A (en) * | 2006-11-30 | 2010-04-08 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Flash memory program prohibition method |
KR101371983B1 (en) * | 2006-11-30 | 2014-03-07 | 모사이드 테크놀로지스 인코퍼레이티드 | Flash memory program inhibit scheme |
JP2011044233A (en) * | 2006-11-30 | 2011-03-03 | Mosaid Technologies Inc | Flash memory program inhibit scheme |
JP2013239234A (en) * | 2006-11-30 | 2013-11-28 | Mosaid Technologies Inc | Flash memory program inhibit scheme |
KR100894097B1 (en) * | 2006-12-29 | 2009-04-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | Program method of NAND flash memory device using self-boosting |
JP2011076715A (en) * | 2007-02-07 | 2011-04-14 | Mosaid Technologies Inc | Source side asymmetrical precharge programming system |
US8537617B2 (en) | 2007-02-07 | 2013-09-17 | Mosaid Technologies Incorporated | Source side asymmetrical precharge programming scheme |
JP2010518538A (en) * | 2007-02-07 | 2010-05-27 | モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Source side asymmetric precharge program method |
US8320182B2 (en) | 2009-09-01 | 2012-11-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device |
JP2011054234A (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
USRE45972E1 (en) | 2009-09-01 | 2016-04-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device |
USRE46809E1 (en) | 2009-09-01 | 2018-04-24 | Toshiba Memory Corporation | Nonvolatile semiconductor memory device |
USRE47815E1 (en) | 2009-09-01 | 2020-01-14 | Toshiba Memory Corporation | Nonvolatile semiconductor memory device |
US8755228B2 (en) | 2012-08-09 | 2014-06-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Writing method of nonvolatile semiconductor memory device |
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